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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft im Allgemeinen das Gebiet von Zeichenvorrichtungen
und betrifft eine auf interner Beleuchtung basierende Zeichenvorrichtung.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere als Zeichenvorrichtung
im Freien von Nutzen, beispielsweise als Hausnummerzeichen.
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STAND DER
TECHNIK
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Beleuchtete
Zeichen für
Innenräume
und für die
Verwendung im Freien sind bekannte Vorrichtungen, die weltweit zur
Orientierung, Werbung und andere Zwecke verwendet werden und sind
typischerweise an öffentlichen
Orten installiert, an denen sie von einer großen Anzahl von Personen gesehen
werden können.
Viele Zeichen müssen
Nachts sichtbar sein und dies wird oftmals durch eine interne Beleuchtung
der Informationen (Indizien) erreicht, die auf einer Zeichenplatte
dargestellt werden. Es werden unterschiedliche Verfahren zur Konstruktion
einer Zeichenvorrichtung mit im Wesentlichen gleichmäßiger Beleuchtung
der Indizien verwendet.
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Die
meisten herkömmlichen
Vorrichtungen der spezifizierten Art verwenden Leuchtstoffröhren oder
Glühlampen
als Lichtquelle, die durch eine Ausbreitung von erzeugtem Licht
von bis zu 360° gekennzeichnet
sind. Ein Lichtkasten, der eine solche Lichtquelle verwendet, ist
typischerweise mit Reflektoren und Diffusoren ausgerüstet, um
die Erzeugung von „heißen Punkten" und Bereichen mit
einer übermäßig stärkeren Beleuchtung
als der Durchschnitt zu vermeiden und um eine gleichmäßige Verteilung
des Lichts zu erreichen, das auf die Innenfläche der vorderen Platte auftrifft.
Dies resultiert in einer drastischen Verringerung der Lichtmenge,
die aus der vorderen Platte der Vorrichtung, die die Indizien enthält, in Richtung
des Betrachters austritt.
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Es
sind intern beleuchtete Zeichenvorrichtungen, die Leuchtdioden (LEDs)
als Lichtquelle verwenden, entwickelt worden und sind beispielsweise in
U.S.-Patent Nr. 5,105,568; 5,539,623; 5,388,357; 5,729,925 und 4,952,023
offenbart. Gemäß U.S.-Patent
Nr. 5,105,568 ist eine Vielzahl von LEDs entlang aller Teile (Buchstaben)
von Textinformationen ausgerichtet und es sind stark reflektierende
Elemente in ausgewählten
Bereichen der Innenfläche
der Zeichenplatte bereitgestellt. Gemäß U.S.-Patent Nr. 4,952,023 werden Reflektoren
in dem optischen Lichtpfad, der sich innerhalb des Lichtkastens
in Richtung der Zeichenplatte ausbreitet, verwendet.
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Beleuchtete
Hauszeichen sind im Allgemeinen an der Außenseite des Hauses installiert,
um einen Familiennamen und/oder eine Hausnummer und einen Straßennamen
zu zeigen. Derartige Zeichen müssen
einen angemessenen Preis aufweisen und für die Massenproduktion geeignet
sein. Eine solche Zeichenvorrichtung muss des Weiteren nach Kundenwunsch
hergestellt werden, um einen individuellen Familiennamen und/oder
eine spezifische Hausnummer aufzuweisen. Dies wird herkömmlicherweise
dadurch erreicht, dass der Beleuchtungskasten breit genug ist, um
mehrere Buchstaben und/oder Ziffern aufzunehmen und dass eine Maske
verwendet wird, die in einer ausreichenden Anzahl von Duplikaten
von Buchstaben und/oder Ziffern geliefert wird, um die spezifischen
Indizien (Adresse und/oder Name) zu erzeugen. Bei Betrieb deckt
die Maske den Beleuchtungskasten ab, um Indizien zu erzeugen, die
die gewünschte
Hausnummer, die gewünschte Adresse
oder den gewünschten
Familiennamen zeigen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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In
der Technik besteht ein Bedarf für
eine Verbesserung des Betriebes von auf interner Beleuchtung basierenden
Zeichenvorrichtungen, indem eine neuartige Beleuchtungseinheit,
Stromversorgungseinheit und Zeichenvorrichtung, die dieselben verwendet,
bereitgestellt werden.
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In
der Technik besteht ebenfalls ein Bedarf für eine modulare Hauszeichenvorrichtung,
die nach Kundenwunsch hergestellt ist, ohne dass eine kundenangepasste
Herstellung erforderlich ist.
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Zeichenvorrichtungen
müssen
ohne die Hilfe von einem Spezialisten vom Käufer selbst auf einfache Weise
anzubringen sein. Sie müssen
ebenfalls gegen Umwelteinflüsse,
wie beispielsweise Sonneneinstrahlung, Feuchtigkeit und Regen usw.
beständig sein,
um einen fortwährenden
und zuverlässigen
Betrieb zu gewährleisten.
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Die
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung stellt Folgendes bereit:
eine wirksame interne Beleuchtung eines Indizienbereichs, indem
die Lichtmenge von einer gegebenen Quelle, die den Indizienbereich
erreicht, maximiert wird, eine effektive Verwendung einer Solarzellenplatte
sowie einen einfachen Zusammenbau des nach Kundenwunsch hergestellten
Indizienbereichs innerhalb der Vorrichtung.
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Gemäß einem
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird somit Folgendes bereitgestellt: eine
Beleuchtungseinheit zur Verwendung in einer intern beleuchteten
Zeichenvorrichtung zur Anzeige eines Musters, das eine bestimmte
feste Information innerhalb eines Indizienbereichs anzeigt, wobei
die Beleuchtungseinheit eine Lichtbegrenzungskonstruktion für eine Lichtquelle,
die daran befestigt wird, umfasst, die Lichtbegrenzungskonstruktion
einen den Indizienbereich tragende Seite mit dem Muster und eine
innere Fläche
mit mindestens einem stark reflektierenden Material aufweist, um
dadurch die Lichtmenge, die sich von der Lichtquelle zu dem Indizienbereich
ausbreitet, zu vergrößern.
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Die
Lichtbegrenzungskonstruktion grenzt einen Lichtbehälter (Volumen)
ab. Ein solcher Behälter kann
wie ein Kasten geformt sein (d.h. der so genannte „Lichtkasten"). Es versteht sich,
dass der Begriff „Lichtkasten", der hierin verwendet
wird, eine geschlossene Konstruktion bezeichnet, die einen rechteckigen
Querschnitt aufweisen kann oder nicht und einstückig sein kann oder nicht,
vorausgesetzt, sie grenzt mindestens eine indizientragende Seite
ab, die gemäß den Informationen,
die angezeigt werden sollen, gemustert ist. Das Indizienmuster ist
durch lichtdurchlässige
Bereiche, die von nicht lichtdurchlässigen Bereichen umgeben sind,
gebildet, die an der Innenfläche
der indizientragenden Seite von den stark reflektieren Bereichen
umgeben sind.
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Beispielsweise
kann eine solche Lichtbegrenzungskonstruktion ein sechsseitiger
Kasten sein (ein- oder zweiteilig), der einen vier- oder fünfseitigen Rahmen
aufweist (starr, elastisch oder bandartig), der jeweils an eine
einzelne Indizienbereich tragende Seite oder an zwei gegenüberliegenden
indizientragenden Seiten angebracht werden kann. Was die Seitenwände eines
solchen sechsseitigen Kastens angeht, können diese gerade oder gekrümmte Flächen aufweisen
(die z. B. aus zwei oder mehr Facetten mit scharfen oder gekürzten Ecken
gebildet sind).
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Der
Begriff „stark
reflektierendes Material", der
hierin verwendet wird, bezeichnet ein stark diffundierendes (streuendes)
Material oder ein spiegelartig reflektierendes Material.
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Die
Lichtquelle umfasst vorzugsweise mindestens eine Leuchtdiode (LED),
die vorzugsweise neben der indizientragenden Seite befestigt werden kann.
Beispielsweise können
eine oder mehrere LEDs an der Seitenwand oder an den Seitenwänden der
sechsseitigen Lichtbegrenzungskonstruktion befestigt werden.
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Die
indizientragende Seite kann entferntbar an der Lichtbegrenzungskonstruktion
befestigt sein. Dadurch kann ein ausgewählter Indizienbereich in der
Beleuchtungseinheit angeordnet werden.
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Die
indizientragende Seite kann durch eine erste Platte, die gemäß den Informationen,
die angezeigt werden sollen, gemustert ist und die stark reflektierenden
Bereiche an ihrer Innenfläche
aufweist, und eine zweite Platte, die der inneren Fläche der ersten
Platte zugewandt ist, gebildet sein. In diesem Fall besteht die
zweite Platte aus einem lichtdurchlässigen Material. Die erste
Platte kann entfernbar an der zweiten Platte der Indizien tragenden
Seite der Lichtbegrenzungskonstruktion angebracht werden. Die Lichtbegrenzungskonstruktion
kann eine zweiteilige Konstruktion sein, die aus dieser zweiten
Platte und einem Rahmen, der daran befestigt werden kann, gebildet
ist.
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Vorzugsweise
ist das stark reflektierende Material innerhalb der Innenfläche der
indizientragenden Seite diffundierend und die andere Innenfläche außerhalb
der indizientragenden Seite ist spiegelartig reflektierend.
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Gemäß einem
anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine intern
beleuchtete Zeichenvorrichtung zur Anzeige eines Musters bereitgestellt,
die bestimmte feste Informationen innerhalb eines Indizienbereichs
anzeigt, wobei die Vorrichtung eine Beleuchtungseinheit umfasst,
die eine Lichtbegrenzungskonstruktion für eine Lichtquelle, die daran
befestigt wird, umfasst und die Lichtbegrenzungskonstruktion eine
Indizienbereich tragende Seite und eine Innenfläche aufweist, die aus mindestens
einem stark reflektierenden Material hergestellt ist, um dadurch
die Lichtmenge zu erhöhen,
die von der Lichtquelle zu dem Indizienbereich ausgestrahlt wird.
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Gemäß noch einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine intern
beleuchtete Zeichenvorrichtung zur Anzeige eines Musters, das bestimmte
Informationen innerhalb des Indizienbereichs anzeigt, bereitgestellt,
wobei die Vorrichtung eine Beleuchtungseinheit umfasst, die eine Lichtbegrenzungskonstruktion
für eine
Lichtquelle, die daran befestigt werden soll, aufweist, die Lichtbegrenzungskonstruktion
eine geschlossene Konstruktion ist, die durch zwei Indizienbereich
tragende Seiten gebildet wird, und die Innenfläche der Konstruktion mindestens
ein stark reflektierendes Material umfasst, um dadurch die Lichtmenge
zu erhöhen,
die von der Lichtquelle zu jedem der Indizienbereiche ausgestrahlt
wird.
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Die
Zeichenvorrichtung umfasst vorzugsweise eine Stromversorgungsquelle,
die über
eine Batteriebaugruppe verfügt,
die mit der Lichtquelle verbunden werden kann. Diese Stromversorgungsquelle umfasst
vorzugsweise einen Schaltkreis zur Steuerung des Betriebs der Batteriebaugruppe.
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Der
Schaltkreis kann einen Anschluss umfassen, der zwischen seiner betriebsbereiten
und nicht betriebsbereiten Position verschoben werden kann, so dass
er, wenn er sich in der betriebsbereiten Position befindet, die
Batteriebaugruppe betätigt
und wenn er sich in der nicht betriebsbereiten Position befindet,
verhindert, dass die Batteriebaugruppe betätigt wird, wodurch ermöglicht wird,
die Batteriebaugruppe abgeklemmt zu halten, wenn die Vorrichtung nicht
benutzt wird.
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Der
Schaltkreis kann einen Batterieladeschaltkreis umfassen, der so
betrieben werden kann, dass er die Batteriebaugruppe selektiv von
der Lichtquelle trennt und/oder die Batteriebaugruppe auflädt, wobei
der Schaltkreis in diesem Fall einen Spannungsbegrenzungsschaltkreis
umfasst, der so betrieben werden kann, dass er die Spannung, die
von dem Solarzellenschaltkreis erzeugt wird, begrenzt, um der Batteriebaugruppe
dadurch eine gewünschte Eingangsspannung
bereitzustellen. Vorzugsweise umfasst der Schaltkreis einen Stromeinstellschaltkreis,
der so betrieben werden kann, dass ein elektrischer Gleichstrom
an die Lichtquelle angelegt wird.
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Somit
wird gemäß noch einem
anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung eine Stromversorgungsquelle
bereitgestellt, die mit einer intern beleuchteten Zeichenvorrichtung
verwendet werden kann, um Strom an eine Lichtquelle anzulegen, wobei die
Stromversorgungsquelle eine Batteriebaugruppe und einen Schaltkreis
zur Steuerung des Betriebs der Batteriebaugruppe umfasst, um mindestens
eine der folgenden Wirkungen bereitzustellen: selektive Verbindung
der Batteriebaugruppe mit der Lichtquelle und Trennung der Batteriebaugruppe
von der Lichtquelle, Aufladen der Batteriebaugruppe und Anlegen eines
elektrischen Gleichstroms an die Lichtquelle.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Für ein besseres
Verständnis
der Erfindung und zur Darstellung, wie sie in der Praxis ausgeführt werden
kann, werden im Folgenden mit Hilfe von nicht einschränkenden
Beispielen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen
beschrieben, in denen:
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1 eine
Zeichenvorrichtung gemäß der Erfindung
beispielhaft als Hausnummerzeichenvorrichtung darstellt;
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2 die
Konstruktion der Beleuchtungs- und Stromversorgungseinheit der Vorrichtung
aus 1 spezifischer veranschaulicht;
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3 das
Lichtausbreitungsschema veranschaulicht, das bei der Beleuchtungseinheit
gemäß der Erfindung
verwendet wird;
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4 eine
Seite oder eine Platte, die einen Indizienbereich umfasst, beispielhaft
veranschaulicht, die für
die Verwendung in der Beleuchtungseinheit der vorliegenden Erfindung
geeignet ist;
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5A bis 5B eine
elektronische Schaltung veranschaulichen, die für die Verwendung bei der Stromversorgungseinheit
der vorliegenden Erfindung geeignet ist; und
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6 eine
doppelseitige Zeichenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
veranschaulicht.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Unter
Bezugnahme auf 1 ist eine intern beleuchtete
Zeichenvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung
veranschaulicht. In dem vorliegenden Beispiel ist die Vorrichtung 1 eine
Hausnummerzeichenvorrichtung, jedoch versteht es sich, dass es sich
um jede beliebige Zeichenvorrichtung für die Verwendung im Freien
oder in Innenräumen
handeln kann und zwar von der Art, die eine interne Beleuchtung
eines Indizienbereichs verwendet, d.h. ein spezifisches Muster,
das eine bestimmte feste Information anzeigt (Nummer „9" in diesen spezifischen
Beispiel). Darüberhinaus
verwendet die Zeichenvorrichtung in dem vorliegenden Beispiel eine
Stromversorgungsquelle, die auf Solarzellen basiert.
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Die
Vorrichtung 1 umfasst zwei funktionell unterschiedliche
Einheiten: eine Beleuchtungseinheit 28 und eine Stromversorgungseinheit 30 die
in einem gemeinsamen Gehäuse
untergebracht sind, das in dem vorliegenden Beispiel aus einer vorderen
rahmenartigen Konstruktion 10 und einer hinteren Abdeckung 12 besteht.
Das Gehäuse
(sein Rahmen 10) weist in seinem oberen Teil ein Fenster 14 auf,
durch das eine Platte 16 gesehen werden kann, die einen Indizienbereich
trägt.
Die Platte 16 kann entfernbar in der Vorrichtung 1 angebracht
werden, indem sie beispielsweise mit Hilfe von Schienen 18 in
das Fenster 14 eingesetzt wird. Der Rahmen 10 weist
ein oder mehrere Löcher 20 auf
(zwei derartige Löcher
in diesem spezifischen Beispiel), um die Vorrichtung 1 an einer
Haltefläche 22 (z.
B. die Hauswand) zu befestigen. Im unteren Teil des Rahmens 10 ist
ein weiteres Fenster 24 angeordnet, durch das eine Solarzellenplatte 26 freigelegt
wird (die eine oder mehrere Solarzellen aufweist).
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Die
Beleuchtungseinheit 28 (auch als „Lichtkasten" bezeichnet) ist
im oberen Teil des Gehäuses angeordnet
und die Stromversorgungseinheit 30 ist im unteren Teil
des Gehäuses
angeordnet. Der Betrieb des Lichtkastens 28 und der Stromversorgungseinheit 30 wird
später
erläutert.
Es wird angemerkt, dass die Erfindung nicht durch dieses spezifische Beispiel,
das ein zweiteiliges Gehäuse,
einen starren Rahmen und die Anordnung der Beleuchtungs- und der
Stromversorgungseinheit im oberen und unteren Teil der Vorrichtung
verwendet, begrenzt ist und dass jede andere geeignete Anordnung
zum Zweck der vorliegenden Verwendung verwendet werden kann. Zum
Beispiel könnten
die Beleuchtungs- und die Stromversorgungseinheit in separaten Gehäusen angeordnet
sein, die miteinander verbunden werden können, oder die Elemente dieser
funktionellen Einheiten können
in einer gemeinsamen Einheit integriert sein.
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In
diesem spezifischen Beispiel verwendet die Zeichenvorrichtung 1 die
Stromversorgungsquelle, die auf Solarenergie basiert, und für diesen
Zweck weist die Vorrichtung eine gekrümmte Form oder mindestens eine
gekrümmte
vordere Fläche
auf (zum Beispiel wie eine „offene
V-Form" oder eine
Bogenform). Wenn die Vorrichtung in Gebrauch ist, d.h. korrekt an
der Stützfläche befestigt
ist, ist die Platte, die den Indizienbereich trägt, daher für Betrachter sichtbar, während die
Solarplatte aufwärts
geneigt ist (in Bezug auf die vertikale Ebene), um mehr globale Sonnenstrahlung
zu sammeln (verglichen mit ihrer vertikalen Position). Vorzugsweise
ist der Lichtkasten 28 oder mindestens die Platte 16,
die den Indizienbereich trägt,
etwas nach vorne geneigt (d.h. in Bezug auf die vertikale Ebene
geneigt), um eine Blendung in direktem Sonnenlicht zu verringern.
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Es
wird ebenfalls angemerkt, dass die Vorrichtung 1 in dem
spezifischen Beispiel aus 1 eine einseitige
Zeichenvorrichtung ist (bei der sich der Indizienbereich nur an
einer Seite befindet). Wenn eine doppelseitige Zeichenvorrichtung
verwendet werden soll, sollte die Vorrichtung so ausgelegt sein,
dass sie mit ihrer Seitenwand an einer Stützfläche befestigt werden kann.
Die Konstruktion der doppelseitigen Zeichenvorrichtung wird weiter unten
unter Bezugnahme auf 6 ausführlicher beschrieben. Im allgemeinen
kann die Zeichenvorrichtung jede Form aufweisen, die von einer kastenartigen
Form verschieden ist, vorausgesetzt, dass sie eine geschlossene
Konstruktion abgrenzt, die als Lichtbehälter dient, und eine Oberfläche aufweist,
die einen Indizienbereich trägt.
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Wie
des weiteren in 1 gezeigt ist, weist das Gehäuse (sein
Rahmen 10) an einer Seite Vertiefungen 32 auf
und vorzugsweise ebenfalls entsprechende Knöpfe (nicht sichtbar) an der
gegenüberliegenden
Seite. Diese Anordnung von Vertiefungen und Knöpfen ermöglicht die Verbindung der Vorrichtung 1 mit
einer oder zwei ähnlichen
Vorrichtungen, die jeweils ihre eigenen Informationen unabhängig anzeigen
können,
um dadurch eine modulare Zeichenkonstruktion für die Anzeige von Informationen, die
aus mehreren Symbolen bestehen, zu erzeugen.
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Es
wird angemerkt, dass durch die Bereitstellung einer geeigneten Anordnung
aus Vertiefungen und Knöpfen
verschiedene Kombinationen von Befestigungen zwischen mehreren unabhängigen Zeichenvorrichtungen
(Modulen) für
die Erzeugung verschiedener Zeichen ermöglicht werden, wie beispielsweise
gerade und/oder diagonal gemusterte Zeichen usw. Es wird ebenfalls
angemerkt, dass die Bereitstellung von Vertiefungen und Knöpfen optional ist
und dass jede andere Anordnung möglich
ist, um eine modulare Zeichenkonstruktion bereitzustellen. Alternativ
ist es nicht obligatorisch, derartige Anordnungen zu verwenden und
die separaten Vorrichtungen können
in einer geeigneten Reihenfolge, die von dem Benutzer und den anzuzeigenden
Informationen definiert wird, benachbart an der Stützfläche befestigt werden.
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Die
Beleuchtungseinheit 28 gemäß der Erfindung ist dafür ausgelegt,
eine hoch effiziente Beleuchtung eines Indizienbereichs bereitzustellen
(d.h. ein spezifisches Muster, das bestimmte feste Informationen,
die angezeigt werden sollen, anzeigt) und zwar, durch Licht, das
von einer Lichtquelle (vorzugsweise eine oder mehrere LEDs) erzeugt
wird, und einen maximalen Lichtaustritt mit einer gleichmäßigen Lumineszenz über die
gesamte Schriftzeichenfläche hinweg
für den
Betrachter bereitzustellen. Dies wird dadurch erreicht, dass die
Innenfläche
der Beleuchtungseinheit aus mindestens einem stark reflektieren Material
hergestellt wird (außer
bei durchsichtigen Bereichen des Musters innerhalb des Indizienbereichs),
so dass diese Innenfläche
als Lichtleitmittel zum Leiten von Licht, das von einer Lichtquelle
erzeugt wird, in Richtung des Indizienbereichs dient. Vorzugsweise
umfasst die Innenfläche
der Platte oder Seite, die den Indizienbereich trägt, ein
diffundierendes Material und die Innenfläche außerhalb der Seite, die den
Indizienbereich trägt,
umfasst ein spiegelartiges reflektierendes Material.
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Die
Konstruktion der Beleuchtungseinheit 28 ist in 2 ausführlicher
veranschaulicht. Die Beleuchtungseinheit 28 stellt eine
Lichtbegrenzungskonstruktion dar, die in dem vorliegenden Beispiel eine
kastenartige Konstruktion 33 aufweist, und verwendet die
Platte 16, die den Indizienbereich trägt (die die vordere Platte
der Einheit 28 darstellt) und entfernbar an der kastenartigen
Konstruktion 33 befestigt werden kann. Die Konstruktion 33 in
dem vorliegenden Beispiel besteht aus zwei Teilen, die angebracht
werden können:
einem hinteren Rahmen 36 und einem vorderen Rahmen oder
einer vorderen Platte 34. Die Platte 16, die den
Indizienbereich trägt, kann
entfernbar an der Platte 34 befestigt werden und diese
Platten 16 und 34 stellen zusammen die indizientragende
Seite der Lichtbegrenzungskonstruktion 28 dar. In dem vorliegenden
Beispiel sind die Rahmen 34 und 36 so konstruiert,
dass der Rahmen 36 an dem Rahmen 34 montiert werden
kann. Wie oben gezeigt, ist die Innenfläche der Lichtbegrenzungskonstruktion
stark reflektierend (außer
bei lichtdurchlässigen
Bereichen des Musters innerhalb der Indizien) und dient somit als
Lichtleitmittel zum Leiten von Licht, das von einer Lichtquelle
erzeugt wird, in Richtung des Indizienbereichs. Die Lichtquelle,
die vorzugsweise eine oder mehrere LEDs verwendet (eine einzelne
LED 38 ist in dem vorliegenden Beispiel gezeigt), wird
vorzugsweise neben der Seite, die den Indizienbereich trägt, und
insbesondere vorzugsweise an der Seitenwand beziehungsweise den Seitenwänden der
Lichtbegrenzungskonstruktion gestützt. Zu diesem Zweck wird die
Konstruktion 28 mit entsprechenden Öffnungen in den Rahmen 34 und 36 für die LED 38 gebildet,
die darin befestigt wird, um Licht in Richtung der Innenseite der
Konstruktion 28 auszustrahlen. Es wird angemerkt, dass
eine oder mehrere LEDs ebenfalls innerhalb der Begrenzungskonstruktion
in geeigneter Weise aufgenommen werden können.
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Eine
LED jedes beliebigen bekannten Typs und von jeder beliebigen Farbe
kann in der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Vorzugsweise
werden LEDs mit einer sehr hohen Umwandlungseffizienz (etwa 30 Lumen
pro Watt), mit einer niedrigen Vorwärtsspannung und mit einer Farbe,
die in der Abenddämmerung
und/oder im Nebel (wenn andere Farben schlechter unterschieden werden
können)
deutlich erkannt werden kann, verwendet.
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Der
Indizienbereich (in dem die Nummer „9" dargestellt ist) ist ein Muster, das
durch die lichtdurchlässigen
Bereiche TR gebildet ist, die an der äußeren Fläche 16A der Platte 16 von
lichtblockierenden oder lichtundurchlässigen Bereichen BR umgeben
sind und die an der Innenfläche 16B der
Platte 16 von stark reflektierenden Bereichen RR umgeben sind,
die vorzugsweise aus einem stark reflektierenden diffundierenden
Material, wie beispielsweise 3M Light Enhancement Film (LEF) oder
einer stark reflektierenden gedruckten Schicht, gebildet sind. Die andere
Platte 34 der Seite, die den Indizienbereich trägt und unterhalb
der Platte 16 angeordnet ist, besteht somit aus einem durchsichtigen
diffundierenden Material, wie beispielsweise Polycarbonat oder Acryl, das
mit einem diffundierenden Additiv optimiert ist. Die Innenfläche der
hinteren Platte 36 ist vorzugsweise spiegelartig reflektierend
(mit einer Reflexion von mehr als 84% beispielsweise für poliertes
Aluminiumblech, wie beispielsweise Alanod Miro-4 oder Everbrite 95).
Der Betrieb des Lichtkastens 28 (d.h. das Lichtausbreitungsschema)
wird weiter unten unter Bezugnahme auf 3 ausführlicher
beschrieben. Die indizientragende Platte oder Seite kann als eine vielschichtige
Konstruktion hergestellt werden, die weiter unten unter Bezugnahme
auf 4 ausführlicher
beschrieben wird.
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Bei
der Lichtbegrenzungskonstruktion 28 aus 1 und 2 ist
die Seitenwand (z. B. die für die
Aufnahme der LED(s) gedacht ist) eine Seite mit zwei Facetten. Es
wird jedoch darauf hingewiesen, dass eine Lichtbegrenzungskonstruktion
auch Folgendes aufweisen kann: zwei gegenüberliegende Seiten mit zwei
Facetten, eine oder mehrere zweiseitige Seitenwände, bei denen die Facetten
in einer konkaven oder konvexen Art angeordnet sind, gerade Seitenwände, die
senkrecht zu der Vorderseite und der Hinterseite oder entweder zur
Vorderseite oder zur Hinterseite geneigt angeordnet sind, oder eine
oder mehrere abgerundete konvexe oder konkave Seitenwände. Im
Allgemeinen wird die Form der Lichtbegrenzungskonstruktion gemäß den Abmessungen
des Indizienbereichs, der Anzahl der LEDs und ihrer Ausrichtung,
den stark reflektieren Materialien, die an den Innenfläche in der
Lichtbegrenzungskonstruktion verwendet werden und gemäß der spezifischen
Anwendung der Vorrichtung (d.h. ob es sich um eine einseitige oder
doppelseitige Zeichenvorrichtung handelt) ausgewählt. Alle diese Beispiele sind
sowohl für
die einseitige als auch für
die doppelseitige Zeichenvorrichtung geeignet.
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Die
Zeichenvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist energietechnisch unabhängig, da sie eine unabhängige Stromversorgungseinheit 30 umfasst,
die eine Batteriebaugruppe (einschließlich mindestens einer Batterie)
für die
Versorgung der LED mit einer ausreichenden Energie aufweist, um einen
fortwährenden
und zuverlässigen
Betrieb sicherzustellen, und die vorzugsweise ebenfalls die Solarzellenplatte 26 aufweist
(mindestens eine Solarzelle), die, wenn erforderlich, den Betrieb
der LED ermöglicht
(abhängig
von der Menge des Umgebunglichts in der Umgebung der Zeichenvorrichtung und/oder
die das Aufladen der Batterie ermöglicht). Es wird angemerkt,
dass die Solarzelle im allgemeinen durch eine Lichtschaltvorrichtung,
wie beispielsweise eine Fotodiode, ersetzt werden kann. Somit umfasst
die Stromversorgungseinheit 30, wie in 2 beispielhaft
dargestellt, die Solarzellenplatte 26 (die beispielsweise
drei amorphe Tandemzellen umfasst), die Batteriebaugruppe 44 und
einen Schaltkreis 46, der einen Betätigungsschalter 48 aufweist.
Obwohl nicht spezifisch gezeigt, wird angemerkt, dass die Stromversorgungseinheit 30 mehr als
eine Solarzellenplatte umfassen kann, und die Batteriebaugruppe 44 als
einzige Stromquelle umfassen kann. Die Elemente 26, 44 und 46 der
Stromversorgungseinheit sind an der hinteren Abdeckung 12 des
Gehäuses
befestigt und werden durch die Elemente 50 gestützt. Die
hintere Abdeckung 12 weist ebenfalls Klammern 52 auf,
die dazu verwendet werden, die Abdeckung 12 an dem Rahmen 10 zu befestigen,
und ist mit kleinen Fenstern 54 gebildet, die eine Luftzirkulation
innerhalb der Vorrichtung 1 ermöglichen.
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Die
Batterien 44 können
mit der Zeichenvorrichtung oder getrennt von der Vorrichtung geliefert werden.
In dem Fall, dass die Vorrichtung mit Batterien geliefert wird (d.h.
nicht aufladbare Batterien oder aufladbare Batterien, die vor der
Installation in die Vorrichtung aufgeladen wurden), wird die Batteriebaugruppe
abgeklemmt, um ein Entladen der Batterien zu verhindern. Um eine
anfängliche
Betätigung der
Batteriebaugruppe bereitzustellen, wenn die Vorrichtung nicht in
Betrieb ist, umfasst der Schaltkreis 46 einen Überbrückungsanschluss,
der als Betätigungsschalter 48 dient.
Die Batterien können über den Überbrückungsanschluss 48 an
einen elektronischen Schaltkreis angeschlossen werden, der auf folgende
Weise implementiert ist: der Überbrückungsanschluss 48 kann
zwischen seiner Außer-Betrieb-Position,
in der er von dem elektronischen Schaltkreis getrennt ist, und seiner
In-Betrieb-Position,
bei der er mit dem Schaltkreis verbunden ist, verschoben werden,
um den Schaltkreis mit der Batterie zu verbinden. Wenn die Vorrichtung
nicht in Gebrauch ist (zum Beispiel zwischen dem Zeitpunkt der Herstellung
und dem Zeitpunkt der Installation), ist der Überbrückungsanschluss 48 nicht
in dem Schaltkreis angeordnet, der zusammen mit der Vorrichtung
als separates Element aufbewahrt wird, weshalb die Batterien 44 von
dem elektrischen Schaltkreis getrennt sind, und daran gehindert
werden, sich zu entladen. Wenn die Vorrichtung in Betrieb genommen
wird, wird der Überbrückungsanschluss 48 so
angeordnet, dass er in dem elektrischen Schaltkreis integriert ist,
wodurch der Schaltkreis mit der Batterie geschlossen wird und die
Vorrichtung in ihre betriebsbereite Position verschoben wird, um
eine unmittelbare Beleuchtung bereitzustellen. Wenn die Vorrichtung
mit Batterien verwendet wird, die angebracht werden können, umfasst
die Vorrichtung kein Betätigungselement
für die
erste Inbetriebnahme.
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Die
Batteriebaugruppe 44 kann wiederaufladbare Alkali-Mangan-Zellen
(RAM-Zellen) oder wiederaufladbare Pb/PbO-Zellen umfassen, die eine minimale
Selbstentladungsrate aufweisen. In diesem Fall ist der Schaltkreis 46 so
ausgelegt, dass die Batterien 44 von den Solarzellen regelbar
aufgeladen werden können.
Der Schaltkreis 46 kann einen Batterieladeschaltkreis umfassen,
der die Batterie aufladen kann (z. B. mit Hilfe der Solarzelle)
und umfasst ebenfalls einen Spannungsbegrenzungsschaltkreis, der
die Spannungsversorgung von der Solarzelle zur Batterie wünschenswerterweise
begrenzen kann.
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Der
Schaltkreis 46 ist für
die Steuerung des Betriebes der Batteriebaugruppe 44 ausgelegt,
um mindestens eine der folgenden Wirkungen bereitzustellen: selektive
Verbindung/Trennung der Batteriebaugruppe, Wiederaufladen der Batteriebaugruppe (z.
B. mit Hilfe einer Solarzelle), Anlegen eines elektrischen Gleichstroms
an die Lichtquelle und Begrenzung der Spannungsversorgung von der
Solarzelle zur Batterie. Ein Beispiel des elektrischen Schaltplans
des Schaltkreises 46 wird im Folgenden unter Bezugnahme
auf 5A und 5B ausführlicher beschrieben.
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Die
wiederaufladbaren Batterien können
vorgeladen geliefert werden. In diesem Fall steuert der obengenannte
Verbindungsanschluss 48 den ersten Betrieb der Vorrichtung.
Wenn die wiederaufladbaren Batterien vor der Lieferung der Vorrichtung
nicht vorgeladen sind, startet die Vorrichtung, wenn sie erstmalig
in Betrieb genommen wird, unmittelbar die Solaraufladung, schaltet
die Beleuchtung jedoch erst dann ein, wenn genügend Energie gespeichert ist. Batterien,
die angebracht werden können,
können separat
von der Vorrichtung geliefert werden. In diesem Fall muss der Kunde
die Batterien installieren und sie von Zeit zu Zeit gegen neue austauschen.
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In
allen oben genannten Beispielen kann der Schaltkreis 46 den
Batterieladeschaltkreis umfassen (in dem vorliegenden Beispiel handelt
sich um einen Schaltkreis, der auf Solarzellen basiert), um den
Betrieb der Batteriebaugruppe zu steuern, indem die Batterien gemäß dem Zustand
der Solarzellen, der von der Menge an Solarenergie in der Umgebung
der Solarzellenplatte abhängt,
selektiv zwischen der EIN- und AUS-Stufe umgeschaltet werden. In
allen oben genannten Beispielen kann die Batteriebaugruppe, die
entweder wiederaufladbare Batterien umfasst oder nicht, darüberhinaus
ausgetauscht werden.
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Unter
Bezugnahme auf 3 ist ein Lichtausbreitungsschema
in der Lichtbegrenzungskonstruktion gemäß der Erfindung veranschaulicht (z.
B. Konstruktion 28 aus 1 und 2).
In den vorliegenden Beispielen ist die Lichtbegrenzungskonstruktion
für eine
einseitige Zeichenvorrichtung ausgelegt. Wie gezeigt, ist die LED 38 an
einer Seitenwand der Lichtbegrenzungskonstruktion montiert, so dass
sie Licht im Wesentlichen in Richtung der gegenüberliegenden Seitenwand und
der Seite gegenüber
der Seite 16, die den Indizienbereich trägt, ausstrahlt.
Wie in der Figur mit gestrichelten Linien dargestellt, ginge eine
große
Menge des ausgestrahlten Lichts Lem verloren,
wenn an der Innenfläche
der Lichtbegrenzungskonstruktion keine reflektierende Beschichtung
bereitgestellt wäre.
Aufgrund der Bereitstellung dieser reflektierenden Beschichtung,
wird das ausgestrahlte Licht, das auf die spiegelartig reflektierende
Innenfläche
auftrifft, zurück
in Richtung der Platte, die das Muster trägt, reflektiert Lref (d.h. während es
durch die diffundierende Übertragungplatte
gelangt, wie es möglicherweise
der Fall ist) und jene Teile dieses spiegelartig reflektierten Lichts,
die auf die durchsichtigen Bereiche TR des Indizienbereichs auftreffen,
treten aus der Konstruktion aus, während die Teile des spiegelartig
reflektierten Lichts, die auf die diffundierenden reflektierenden
Bereiche DT der Innenfläche
der Seite, die den Indizienbereich trägt, auftreffen, zur Innenseite
der Konstruktion zurückgestreut
werden Lstreu, wo sie einer weiteren spielartigen
Reflexion unterzogen werden und so weiter.
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Indem
die Lichtmusterverteilung von der konzentrierten Lichtquelle korrekt
ausgewählt
wird, kann die Anzahl der Reflexionen, denen ein Lichtstrahl unterzogen
wird, bis er aus der Zeichenfläche austritt,
minimiert werden.
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Zusätzlich können die
Reflexionen durch eine selektive Verwendung von stark reflektierenden Materialien
mit unterschiedlichen reflektierenden Eigenschaften (d.h. spiegelartig
oder diffundierend) minimiert werden, die Effizienz weiter vergrößert werden
und eine gleichmäßige Lumineszenz
entlang des beleuchteten Indizienbereichs bereitgestellt werden. Wenn
somit eine Lichtquelle mit Strahlen, die zu der Platte nahezu parallel
verlaufen, entfernt von einem Austrittsbereich (Indizienbereich)
entfernt ist, wird ein spiegelartig reflektierendes Material verwendet,
um dem Lichtstrahl zu ermöglichen,
seine Ausbreitung in Richtung des Indizienbereichs ohne zusätzliche
Reflexionen fortzusetzen. Jedoch beeinflusst eine diffundierende
reflektierende Oberfläche
innerhalb des Indizienbereichs den Reflexionswinkel, so dass der Lichtstrahl
eine größere Chance
hat, durch die nahe gelegenen Indizienöffnungen auszutreten (durchsichtige
Bereiche). Abhängig
von der Anordnung der Zeichenvorrichtung (den Abmessungen des Indizienbereichs,
der Anzahl der LEDs und ihrer Ausrichtung), kann die gemusterte
Innenfläche
der Lichtbegrenzungskonstruktion (d.h. ihrer Platte oder Seite, die
den Indizienbereich trägt)
somit aus einem stark streuenden Material, wie beispielsweise LEF,
hergestellt sein und die gegenüberliegende
Innenfläche der
Lichtbegrenzungskonstruktion und vorzugsweise ebenfalls die der
Seitenwände
können
aus einem spiegelartig reflektierenden Material hergestellt sein, wie
beispielsweise aus zu 95% reflektierendem Aluminium.
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Wie
oben erwähnt,
kann die indizientragende Platte oder Seite (16 in 1 und 2)
als mehrschichtige Konstruktion hergestellt werden. 4 veranschaulicht
die Art und Weise der Herstellung einer solchen Konstruktion schematisch.
Eine Substratschicht L1, aus der die durchsichtigen
Bereiche TR des Indizienmusters gebildet werden, und die eine Kunststofffolie
sein kann (z. B. Polyester, PVC, usw.), wird sequenziell mit einem
weißen
lichtundurchlässigen
Film L2, in dem die diffundierenden Reflexionsbereiche
DR der Innenfläche
der Platte 16 gebildet werden ("Negativdruck") und einer Schicht L3,
in der die blockierenden Bereiche BR des Musters auf der Außenfläche der
Platte 16 ("Negativdruck") unter Verwendung
von Seidendruckfarben gebildet werden, beschichtet. Die Musterung
der dreischichtigen Konstruktion kann in einem einzelnen Herstellungsschritt
oder in einem Verfahren, das aus zwei Schritten besteht und dieselbe
Ausrüstung
verwendet, erfolgen. Diese dreischichtige gemusterte Konstruktion
wird mit einer Schicht L4 aus mattem Lack beschichtet
(wodurch die Konstruktion vor UV-Strahlung geschützt wird), die ein flammenhemmendes Material
umfassen kann.
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Obwohl
es nicht spezifisch gezeigt ist, wird angemerkt, dass die Ausstrahlung
von Licht, die aus der Zeichenvorrichtung mit einem spezifischen
soliden Winkelsegment des gesamten 180°-Raums austritt, bei einigen
Anwendungen für
einen wirksamen Betrieb der Vorrichtung ausreicht. Zu diesem Zweck kann
die Zeichenvorrichtung zusätzliche
Lichtleitmittel in Form einer Vielzahl von Linsen umfassen, die innerhalb
der durchsichtigen Bereiche des Indizienmusters angeordnet sind.
Dies kann implementiert werden, indem diese Bereiche der durchsichtigen Schicht
(die Basisschicht L1 in der Konstruktion,
die in 4 gezeigt ist) mit einem spezifischen Oberflächenrelief,
das als Linsen wirkt, versehen werden.
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Unter
Bezugnahme auf 5A ist der Schaltkreis 46 gezeigt,
der für
die Verwendung mit der Stromversorgungseinheit gemäß der vorliegenden
Erfindung geeignet ist. Wie oben gezeigt, ist der Schaltkreis 46 für die Steuerung
des Betriebs der Batteriebaugruppe 44 ausgelegt, um mindestens eine
der folgenden Wirkungen bereitzustellen: selektive Verbindung/Trennung
der Batteriebaugruppe, Anlegen eines elektrischen Gleichstroms an
die Lichtquelle, Wiederaufladen der Batteriebaugruppe mit Hilfe
eines Aufladeschaltkreises, der von einer Solarzelle betrieben werden
kann, und Begrenzung der Spannungsversorgung von der Solarzelle
zur Batterie. In dem vorliegenden Beispiel aus 5A ist der
Schaltkreis 46 für
die Verwendung mit der Zeichenvorrichtung gedacht, die eine austauschbare Batteriebaugruppe
verwendet, wobei der Schaltkreis 46 Folgendes umfasst:
zwei vorgeladene wiederaufladbare Batterien 44, eine Solarzellenplatte 26 und eine
LED-basierte Lichtquelle 38, und der Schaltkreis 46 für die Ausführung aller
dieser Funktionen konstruiert ist. Jedoch wird angemerkt, dass auch
mehr LEDs verwendet werden können,
die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung keine batteriebasierte
Stromversorgung verwenden kann und keine Solarzelle zum Zweck des
Aufladens der Batterie verwenden kann.
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In
dem vorliegenden nicht einschränkenden Beispiel
umfasst der Schaltkreis somit folgende Funktionselemente: einen Überbrückungsanschlussschaltkreis
SO1 (der das Element 48 in 2 darstellt)
für den
ersten Betrieb der vorgeladenen Batteriebaugruppe, einen Batterieladeschaltkreis
SO2, der von der Solarzelle 26 betrieben werden kann, um
die Batteriebaugruppe aufzuladen und den Batteriebetrieb zwischen
der betriebsfähigen
(EIN) und der nicht betriebsfähigen
(AUS) Stufe umzuschalten, einen Spannungsbegrenzungsschaltkreis
VL zur Steuerung der Eingangsspannung zur Batteriebaugruppe und
einen Stromregelkreis CC zur Versorgung der LED mit einem elektrischen
Konstantstrom.
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Der
Spannungsbegrenzungsschaltkreis VL kann in mehreren Konfigurationen
implementiert werden. In dem spezifischen Beispiel aus 5A ist
der Schaltkreis VL für
einen effzienten Betrieb ausgelegt, um zu vermeiden, dass eine nicht
akzeptabel hohe Spannung (beispielsweise mehr als 1,7 Volt für RAM-Batterien)
an eine der Batterien angelegt wird. Wie in 5B gezeigt,
kann ein weniger effizienter Spannungsbegrenzungsschaltkreis VL' verwendet werden,
der implementiert wird, indem jede der emittierenden Dioden D11 und D12 mit ihrer
entsprechenden Batterie direkt parallel verbunden wird. Verglichen
mit dem Schaltkreis VL' aus 5B ist
der Schaltkreis VL aus 5A effizienter, da er potentielle
Verluste aufgrund von Kriechstromeffekten der Dioden verhindern
kann.
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Der
Stromregelschaltkreis CC kann von dem Aufladeschaltkreis SO2 betrieben
werden und ist dafür
ausgelegt, die LED mit einem Gleichstrom zu versorgen, während seine
Eingangsspannung aufgrund des unterschiedlichen Ladezustandes der
Batterien variiert.
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Unter
Bezugnahme auf 6 ist schematisch veranschaulicht,
wie die vorliegende Erfindung in einer zweiseitigen Zeichenvorrichtung
verwendet werden kann. Eine Zeichenvorrichtung 100 ist
dafür ausgelegt,
an ihren gegenüberliegenden
Seiten 100A und 110B, die den Indizienbereich
tragen, spezifische Information anzuzeigen (in dem vorliegenden
Beispiel eine Hausnummer). In diesem Beispiel verwendet die Zeichenvorrichtung
entsprechend dem Beispiel aus 1 und 2 eine
Stromversorgungsquelle, die auf der Verwendung einer Solarzelle 26 basiert.
Hier werden zwei LEDs 38 verwendet, jedoch wird angemerkt,
dass im Allgemeinen eine einzelne LED oder eine Anordnung von LEDs,
die vorzugsweise an der Seitenwand oder den Seitenwänden der
Lichtbegrenzungskonstruktion befestigt ist, verwendet werden kann.
Wie in 6 gezeigt, umfassen die Innenfläche der
Platten 100A und 100B diffundierende reflektierende
Bereiche DR und die Innenfläche
an den Seitenwänden
umfassen spiegelartig reflektierende Bereiche SR. Das Licht, das
auf jeden der durchsichtigen Bereiche TR der indizientragenden Seiten
auftrifft, stammt daher teilweise von den LEDs 38 (d.h.
direktes Licht) und teilweise von den reflektierenden Bereichen
SR und DR (d.h. reflektiertes Licht).
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Es
wird angemerkt, dass jede der Platten 100A und 100B entweder
eine einteilige Konstruktion (z. B. eine vielschichtige Konstruktion,
wie oben unter Bezugnahme auf 4 beschrieben)
oder eine zweiteilige Konstruktion, wie in dem Beispiel aus 1 und 2,
sein kann, wobei der obere Teil, durch den die Vorrichtung den Betrachtern
ausgesetzt ist, gemustert ist und an seiner Innenfläche ein
diffundierendes reflektierendes Material aufweist, und der untere
Teil aus einem diffundierenden durchsichtigen Material hergestellt
ist.
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Fachleuten
wird leicht ersichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und
Veränderungen
auf die Ausführungsformen
der Erfindung, wie sie weiter oben beispielhaft dargestellt wurden,
angewendet werden können
ohne von ihrem Bereich abzuweichen, der in den angehängten Ansprüchen und
durch dieselben abgegrenzt wird.