светящаяся панель

Формула изобретения

1. СВЕТЯЩАЯСЯ ПАНЕЛЬ с источником света, преимущественно основанным на газовом разряде, содержащая матрицу, выполненную из газонепроницаемого вибростойкого и ударопрочного прозрачного или пропускающего свет материала, причем источник света выполнен в виде по меньшей мере одного светового канала в матрице, отличающаяся тем, что матрица пропитана по меньшей мере одним люминофором, а сам люминофор имеет заданное распределение по матрице.

2. Панель по п.1, отличающаяся тем, что люминофор равномерно распределен в матрице.

3. Панель по п.1, отличающаяся тем, что она содержит множество световых каналов, которые индивидуально расположены одним или более слоями в матрице.

4. Панель по п. 1 или 3, отличающаяся тем, что она имеет произвольную внешнюю форму.

5. Панель по пп.1, 3 и 4, отличающаяся тем, что световой канал образован за одно целое со светящейся панелью и из того же материала, что и сама светящаяся панель.

6. Панель по пп.1, 3 и 4, отличающаяся тем, что световой канал заделан в светящейся панели методом отливки или установки в ней, например, газоразрядной трубки.

7. Панель по пп.1 и 3 - 6, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит по меньшей мере один лист или слой прочного, вибростойкого и ударостойкого прозрачного или пропускающего свет материала, который соединен со светящейся панелью или образует с ней слоистую конструкцию предпочтительно методом плавления или адгезивного связывания.

8. Панель по любому из пп.1 - 7, отличающаяся тем, что матрица изготовлена из стекла, полимерного или керамического материала.

9. Панель по любому из пп.1 - 8, отличающаяся тем, что люминофор образован на поверхности светового канала или смежно с ней.

10. Панель по п.7, отличающаяся тем, что лист изготовлен из стекла, полимерного или керамического материала.

11. Панель по п.10, отличающаяся тем, что лист пропитан люминофором.

12. Панель по любому пп.1 - 11, отличающаяся тем, что она содержит фотогальванические элементы, установленные в матрице или в одном или более окружающих листах и расположенные таким образом, чтобы они были обращены к световому каналу светящейся панели или в противоположную сторону.

13. Панель по п.12, отличающаяся тем, что фотогальванические элементы представлены солнечными батареями.

14. Панель по п.13, отличающаяся тем, что солнечные батареи расположены в панели, которая соединена со светящейся панелью.

15. Панель по любому из пп.12 - 14, отличающаяся тем, что заменяемая или повторно заряжаемая электрическая батарея установлена в светящейся панели и в электрическом плане соединена с фотогальваническими элементами и источником света соответственно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к светящейся панели с источником света, работающим на основе эффекта разряда газа, причем сама светящаяся панель содержит матрицу из газонепроницаемого, вибростойкого и ударопрочного или просвечивающегося материала, а источник света представлен по меньшей мере одним световым каналом, расположенным в матрице. В более узком смысле изобретение относится к светящимся панелям упомянутого выше типа со светящимися зонами, которые могут иметь произвольную геометрическую форму и степень освещенности, при этом длина и форма светящихся зон лимитируются лишь геометрией и размерными характеристиками самой светящейся панели.

Светящиеся панели этого типа можно использовать как внутри помещений, так и вне их для обычных целей освещения, однако наиболее перспективной областью их практического использования является декоративное освещение, включая подсветку картин, скульптур, декоративных украшений на зданиях и т.д. Эти светящиеся панели также пригодны и полезны для их использования в качестве маркирующего и предохранительного освещения в тех случаях, когда эти светящиеся панели могут подвергаться сильному механическому воздействию и воздействию окружающей среды, которые делают просто невозможным использовать в данной ситуации обычные источники освещения. Среди подобных областей практического использования предлагаемых светящихся панелей следует упомянуть прежде всего освещение для обозначения обочин автодорог, придорожных полос, полос уличного движения, зон уличного движения различного назначения, включая маркировку пешеходных зон и обочин дорожного покрытия, разметочное освещение на взлетно-посадочных полосах и рулежных дорожках для самолетов. Кроме того, предлагаемые светящиеся панели можно также успешно использовать в качестве источника освещения лестничных маршей и коридоров, их можно вделывать в пол, стены, ступеньки, перила и т.д. Предлагаемые светящиеся панели можно также использовать в различных спортивных сооружениях, в том числе в плавательных бассейнах. Один из специфических вариантов светящихся панелей можно использовать в качестве настенных знаков и указателей движения на автодорогах, для рекламных щитов и т.д.

В качестве источника света светящихся панелей рекомендуется использовать эффект разрядки газа. Источники света в виде газоразрядных трубок уже относительно давно используются для большинства из перечисленных выше целей, однако если предполагается использование этих источников света в местах, где они могут подвергаться воздействию больших механических напряжений и отрицательному воздействию окружающей среды, то это потребует довольно значительных мер предосторожности при установке такого источника света. Кроме того, при установке подобных источников света необходимо использовать довольно дорогостоящую и в определенной степени сложную специальную осветительную арматуру (если, конечно, эти источники света не встраиваются непосредственно в объект или в местах их прямого использования). Все это также связано с проблемой себестоимости и может создать дополнительные трудности, если иметь в виду проблему техобслуживания и замену осветительной арматуры и самих источников света. Установка и меры безопасности газоразрядных трубок против возможных больших внешних нагрузок непосредственно связаны с таким дополнительным отрицательным фактором, как сужение области практического использования газоразрядных трубок для целей освещения. Например, из-за необходимых мер предосторожности при установке газоразрядных трубок может уменьшаться отдаваемая мощность света, может уменьшиться площадь освещения, а использование этих источников света для каких-то специфических целей может просто оказаться малоэффективным и менее гибким. Кроме того, определенные трудности могут возникнуть в связи с выполнением электрических соединений и прокладки линий для источника освещения, поскольку все меры предосторожности против возможного воздействия на источник света довольно больших внешних нагрузок могут лишь осложнить электрическую конструкцию самого источника света, его монтажную проводку и установку таких элементов осветительной системы, как возбудитель, контакты и провода.

В некоторых областях практического использования светящихся панелей желательно использовать удлиненные и плоские источники света, например источники света, которые не выглядят как кривые плоскости, а выглядят как удлиненные плоские источники света, которые обеспечивают равномерную интенсивность света по всей поверхности источника света. С большинством известных источников света этого эффекта можно добиться только за счет установки источника света в арматуре, в которой отверстия для света содержат материал, который хорошо пропускает свет от источника света и который способствует рассеянию и распространению света, при этом данный материал отверстия для света должен иметь форму равномерной светящейся поверхности. Как правило, подобные материалы обуславливают уменьшение отдаваемой мощности света и даже могут обусловить появление тех же проблем, о которых упоминали выше в связи с использованием обычных источников света в ситуациях, в которых обязательным условием являются меры предосторожности против возможного отрицательного воздействия внешних нагрузок.

Известны светящиеся панели с источником света, основанным на газовом разряде, содержащие матрицу, выполненную из газонепроницаемого вибростойкого и ударопрочного пропускающего свет материала, причем источник света выполнен в виде по меньшей мере одного светового канала в матрице. Однако интенсивность этих источников света составляет всего лишь несколько люмен/ватт. Для сравнения обычная лампа накаливания дает примерно 15 люмен/В или чуть больше, тогда как газоразрядная трубка, основанная на использовании флюоресценции, т.е. осветительная трубка, может гарантировать интенсивность освещения в более чем 40 люмен/В, что приближается к максимальной теоретической эффективности. Несмотря на это, электролюминесцентные источники света, например, в форме поверхностных источников света, например в виде электролюминесцентных панелей, в определенной степени уже давно используются для малоэффективного освещения и в сооружениях, в которых высокая сила или интенсивность света и высокий коэффициент выхода света не являются важными факторами, но где важными факторами являются небольшая площадь осветительной арматуры и исключение вероятности образования тепла, что, например, очень важно для каких-то технологических процессов и для каких-то технических установок. Другой проблемой при использовании наиболее эффективных источников света является то, что по истечении какого-то конкретного периода времени эффективность этих источников света уменьшается, а следовательно, их необходимо довольно часто заменять, даже если теоретически эти источники света имеют неограниченный срок службы.

Целью изобретения является создание светящейся панели, которую можно успешно использовать в упомянутых случаях и за счет которой дополнительно устраняются проблемы, связанные с использованием обычных источников света в этих случаях.

По изобретению цель достигается за счет создания светящейся панели с источником света, преимущественно основанным на принципах газового разряда, причем источник света выполнен в виде по меньшей мере одного светового канала в матрице из прозрачного или светопропускающего материала. Светящаяся панель отличается тем, что матрица пропитана по меньшей мере одним люминофором, а сам люминофор имеет заданное распределение в матрице.

Светящаяся панель может дополнительно содержать множество световых каналов, которые индивидуально расположены в одном или более слоях матрицы, и ей придана произвольная желаемая внешняя форма. Световые каналы могут выполняться за одно целое со светящейся панелью и изготовляться из того же материала, что и сама светящаяся панель, однако они могут также заделываться в светящуюся панель в результате отливки или вставления, например, газоразрядной трубки.

На фиг.1 изображена светящаяся панель по изобретению со световыми каналами в плане; на фиг.2 светящаяся панель, показанная на фиг.1, вместе со световым каналом, заделанным в матрицу, вертикальный разрез; на фиг.3 светящаяся панель, окруженная листами на ее двух самых больших поверхностях, вертикальный разрез.

На фиг. 1 светящейся панели 1 придана форма прямоугольного блока, выполненного в виде матрицы 2. В матрице образован световой канал 3. Световой канал может быть выполнен в виде полости в матрице 2 в результате отливки или с помощью соответствующего метода механической обработки. Чтобы упростить проблему образования светового канала 3 в матрице 2, рекомендуется конструировать светящуюся панель в виде двух отдельных пластин, причем на поверхности каждой из этих пластин методом отливки или механической обработки уже выполнена соответствующая канавка или выемка. Эта выемка или канавка выполнена таким образом, чтобы после соединения пластин друг с другом образовывался желаемый световой канал 3. Соединение пластин можно выполнить с помощью, например, методов плавления, диффузионного или адгезивного соединения.

За счет сборки светящейся панели 1 из нескольких таких пластин легко и просто образовать множество световых каналов 3, которые могут индивидуально располагаться в одном или нескольких слоях матрицы 2. В каждом отдельном случае световой канал 3 образуется за одно целое со светящейся панелью 1 и изготовляется из того же материала, что и сама светящаяся панель. Предлагаемая светящаяся панель не ограничивается упомянутой выше прямоугольной формой, ей можно придать любую желаемую внешнюю форму. В случае необходимости или желания внутреннюю стенку светового канала можно покрыть флюоресцирующим материалом или люминофором. Кроме того, световые каналы располагаются с таким расчетом, чтобы они открывались предпочтительно в сторону торцовых поверхностей светящейся панели.

С помощью хорошо известных в данной области методов световые каналы 3 можно заполнять газом до желаемого давления, а также, если это окажется предпочтительным, и металлом, например ртутью. В отверстиях светового канала устанавливаются электроды 4, а если желательно, то и задающие устройства или возбудители (не показаны) световых каналов 3. В качестве электродов можно использовать электроды емкостного типа, например те, которые описаны в патенте Норвегии N 163159. В качестве задающих устройств или возбудителей можно использовать возбудители, известные в данной области, которые приемлемы для возбуждения и срабатывания известных в настоящее время газоразрядных трубок.

В случае использования емкостных электродов световой канал 3 можно герметизировать тем же материалом, из которого изготовлена сама матрица. В этом случае отпадает необходимость пропускать электрические провода через уплотнение и вводить их непосредственно в световой канал. В данном случае возбудитель можно устанавливать на или в светящейся панели 1, например, во внешней образованной на панели выемке (не показана).

Матрица 2 светящейся панели может быть изготовлена из стекла, полимерного или керамического материала. Она должна быть газонепроницаемой, вибростойкой, стойкой к удару, а также прозрачной или светопропускающей, чтобы она могла выдерживать экстремальные нагрузки механической и тепловой сущности, а также отрицательные воздействия окружающей среды, но одновременно не уменьшать мощности отдаваемого светящейся панелью света. Все эти требования может выполнить матрица 2, которая помимо таких свойств, как прозрачность или светопропускаемость, должна усиливаться или выполняться достаточно прочной, чтобы она могла выдерживать нагрузки упомянутого выше типа. В матрицу добавляют по меньшей мере один люминофор с таким расчетом, чтобы сразу после образования в световом канале 3 газового разряда этот люминофор вызывал флюоресценцию. Результатом этого является то, что светящаяся панель 1 испускает флюоресцирующий свет на всей своей поверхности, которая в данном случае выступает в качестве поверхностного источника света. Затем этот эффект может быть идентичен тому, который может достигаться электрофлюоресцирующими источниками света, однако выход света будет намного большим, и теоретически он будет таким же большим, который возможно добиться с помощью обычных флюоресцентных ламп. Это предполагает какое-то регулирование распределения люминофора в матрице, которого можно добиться с помощью известных методов. Например, люминофор можно равномерно распределить на поверхности матрицы или в самой матрице. Чтобы образовать поверхностный источник света с почти изофотной поверхностной яркостью, распределение люминофора должно осуществляться с учетом поглощения первичной эмиссии от газоразрядного источника как матрицей, так и самим люминофором. Кроме того, в данном случае матрица должна состоять из материала, который в малой степени абсорбирует ультрафиолетовый свет и свет короткой длины волны, например кварц. Кроме того, о чем уже упоминали выше, световой канал может покрываться с внутренней стороны люминофором.

Световой канал 3 может быть представлен каким-то индивидуальным элементом, например стеклянной трубкой. Этот отдельный элемент затем заделывается или вставляется в матрицу 2, однако его можно изготовлять из того же материала, из которого выполнена сама матрица.

На фиг.3 показана матрица 2, которая окружена листами или слоями 5. Листы можно изготавливать из того же материала, что и матрицу 2, т.е. из прозрачного или светопропускающего и к тому же армированного или усиленного материала, который мог бы выдерживать большие внешние нагрузки, например механические нагрузки. Листы 5 соединяются с матрицей светящейся панели известными способами, например плавлением или адгезивным соединением. Основной функцией листов 5 является придание светящейся панели 1 дополнительной прочности или обеспечение дополнительной защиты панели (помимо той, которую обеспечивает сама матрица). Листы 5 могут также выполнять эстетическую функцию, если практическое применение светящейся панели 1 делает это желательным. Кроме того, как и матрица 2, листы 5 обрабатываются люминофором, чтобы они вместе с матрицей 2 функционировали в качестве источника флюоресцирующего света. В этом последнем случае листы 5 необходимо изготавливать из материала, который допускает пропускание ультрафиолетового света и света с короткой длиной волны. Однако они могут иметь поверхность, которая обработана таким образом, чтобы от светящейся панели 1 не исходило излучение ультрафиолетового света или света с короткой длиной волны. Обычно листы 5 должны выполнять свою главную функцию, а именно усиливать светящуюся панель 1 и делать ее более выносливой и стойкой по отношению к внешним нагрузкам.

В зависимости от конкретной области практического применения вариант светящейся панели может изменяться как по используемому для ее изготовления материалу, так и по форме, например по количеству световых каналов 3. По одному из вариантов в светящейся панели 1 можно образовывать несколько световых каналов. В случае использования нескольких индивидуальных световых каналов с индивидуально установленными в них электродами световые каналы можно располагать несколькими слоями и использовать их для образования какого-то рисунка в самой светящейся панели 1, причем в данном случае матрица 2 вообще не может обходиться без ее обработки люминофором. Образованный с помощью световых каналов рисунок можно использовать для воспроизведения буквенно-цифровых знаков, чтобы использовать светящиеся панели в качестве информационных дисплеев и т.д.

В каких-то конкретных областях использования светящихся панелей, например в случае их использования для аварийного освещения и разграничения автодорожного движения, может оказаться целесообразным, чтобы светящиеся панели "работали" от батареек или фотогальванических элементов. Рекомендуется в подобных случаях использовать какую-то комбинацию с одной или несколькими повторно заряжаемыми электрическими батарейками, которые устанавливаются непосредственно в светящихся панелях и соединяются как с фотогальваническими элементами, так и с источником света. Повторно заряжаемую электрическую батарейку можно подзаряжать с помощью фотогальванических элементов, когда в этом возникает необходимость, именно эта электрическая батарейка обеспечивает нормальное функционирование светящейся панели независимо от внешнего источника электроэнергии или в случае выхода из строя внешнего источника электроэнергии.

Если в светящейся панели используются упомянутые фотогальванические элементы, то эти элементы можно расположить в матрице так, чтобы они начинали действовать после их освещения, например, солнечным светом. Фотогальванические элементы можно также устанавливать на одном или более окружающих листов 5. В соответствии с одним из вариантов изобретения они располагаются таким образом, чтобы они были обращены в сторону светового канала 3 светящейся панели. В процессе нормальной работы светящейся панели 1 испускаемый от светового канала 3 или от матрицы 2 свет возбуждает фотогальванические элементы, которые затем можно использовать для зарядки повторно заряжаемых электрических батареек для аварийного источника электропитания. Фотогальванические элементы можно располагать так, чтобы они были обращены в сторону прочь от световых каналов и, например, в сторону возможного внешнего источника света обычно по направлению к солнечному свету.

Как правило, предпочтительно, чтобы в качестве используемых фотогальванических элементов выступали солнечные батареи, которые можно легко и просто приобрести у соответствующих фирм, занимающихся их выпуском в промышленном масштабе. Если солнечные батарейки располагаются в панели солнечных батарей, то эту панель можно соединять непосредственно со светящейся панелью, причем панель с солнечными батареями рекомендуется располагать так, чтобы солнечные батареи были защищены внешними листами (фиг.3).

В показанных на фигурах вариантах светящиеся панели не требуют никакого техобслуживания. В идеальном случае рассчитанный срок службы светящейся панели по изобретению может достигать 20 лет, однако в зависимости от конкретных условий сооружения, установки и эксплуатации светящейся панели иногда может возникнуть необходимость в проведении различных работ по техобслуживанию и профилактике. Так, например, можно открывать световые каналы и производить подзарядку газа или люминофора, который покрывает внутреннюю сторону световых каналов. Можно также заменять компоненты устройства возбуждения, а если совместно со светящейся панелью используются одна или более повторно заряжаемых электрических батарей, то в этом случае их можно размещать таким образом, чтобы гарантировать легкость и простоту их замены.