[发明专利]灯光指示器

说明书

本发明涉及包括可借助光源照明的指示元件的灯光指示器。所述指示元件是由设置有信息指示图案的、基本上透明的材料制成的。

在出口通道中带有常规白炽灯或荧光灯管的装置、例如照明装置和指示板是众所周知的。例如在芬兰的实用新型No.1533中可以找到一个这样的实例。所提到的方案包括装有照明盖的发光板，其中装在照明盖内的荧光照明灯管的光是经由与光源相连安装的板构件的周边引出的。在这个特定方案中，照明盖设有细长的、与盖一样长度的开口、以便通过该开口从照明盖上更换荧光照明灯管。但是，由于出口灯必须一直开着，所以这种类型的传统指示板的缺点是白炽灯和荧光灯管使用寿命短。

芬兰专利No.98768公开了一种指示板，它持久地指明道路、特别是建筑物的出口通道，并且包括板状壳体、装在壳体的后表面中并且伸展在后表面的一串发光二极管、以及伸展在壳体顶部上设置的框架状盖的底部边缘的一串发光二极管。在此提到的方案中，伸展在壳体上的各发光二极管适合于照明指示板的壳体、特别是在设有后发光材料的图案的前表面上方。另外，伸展在盖的底部边缘的发光二极管配置成向下发白光的光源，并且包括绿和红的发光二极管，这些二极管相继排列在盖的底部边缘上并且对指示板下面出现的出口通道或者用于指明通道的方向箭头照明。

后一方案在光源包括小功率发光二极管(LED)的意义上是有益的，这些LED尽管持久亮着、也能够以相对吸引人的成本提供足够可靠的引导作用。但是，如所述方案中应用的、在指示板的前表面上呈现的后发光材料的图案以及对其照明的一串LED代表当前过时的技术，这就是目前应该仅利用一排向下的LED来实现这种特定种类的照明目的之原因。但是，在所述方案中，即使在这方面也已经不适宜地利用了这种照明作用，因为已经在盖的底部边缘上安装了向下发光的LED，从该处，所述LED以传统的方式向下直接把光引入照明盖周围的空间中。但是，在这种结合中，例如由于LED被染污或者例如在多烟的环境中、由LED发出的光容易扩散到环境中，因而所述方案不能充分确保在紧急情况中确实能照亮这类指示板下面出现的方向箭头等。

本发明的灯光指示器的一个目的是提供对上述问题的决定性的改进，并且由此极大地提高该技术的现有状态。为了达到这个目的，本发明的灯光指示器主要特征在于把指示元件设计成波导板，其中光束以全反射方式传播并且从该处通过衍射外耦合系统、如配置成指示图案的光栅结构等得到外耦合，后者用于在指示元件中产生可由光的作用激活的指示图案，以便各种尺寸和/或形状的分散的凹口和/或槽纹构成各种尺寸和/或形状的分散的局部光栅、诸如多形状的和/或二元像素和/或单像素的，使所述光栅的填充系数、形状、轮廓和/或尺寸以这样的方式优化，使得衍射效率随位置而变。

在光学中，衍射结构指的是在衍射效应的基础上调节光通路的所有表面精细结构。因此，精细结构的细节必须具有与光波长相同数量级的大小、甚至比光波长还小。大多数先前已知的微棱镜结构不是均匀衍射结构，因为它们基于折射效果来调节其中光束的通路。另一方面，全息图不是光栅，因为光栅不产生三维图像或光。而局部光栅指的是局部光栅单元、例如像素。另外，整个光栅结构可由大量种类的混杂的光栅单元构成。

本发明的灯光指示器所获得的最重要的益处包括其简单、高效以及工作的可靠性，因为在这种结合中，首先，它可能利用非常小功率的LED作为光源。其次，借助在本发明中利用的基于全反射的波导板结构，因为有可能使不期望的反射损失和其他光损失最小化，所以可以在所有方面优化光源。另一方面，本发明还使得灯光指示器有可能以所谓的激活方式起作用，即以这样的方式起作用：首先，当光源与整个指示元件、或者例如与指示图案的给定部分断开时，这部分完全不可见，因为按照本发明的基本思想，所需的指示图案仅由被引导到其中的光激活而成为可见的。因此，有可能以这样的方式把同一个指示元件用于指明不同方向的箭头，以便按照情况需要在给定时间激活需用的方向箭头，而指着相反方向的箭头不可见。

借助本发明中利用的原理，通过每次提供这样的条件：在板元件中不超过全反射的限度或阈角，还有可能做出可嵌入衬底的极薄结构，或者制造柔韧或预成型结构。本发明还使得有可能把板元件设计成例如盒式结构，如方形或管形“灯柱”，其中光线以全反射方式反射并且仅在外耦合系统处射出，以便仅仅激活给定的指示图案等。另外，本发明的灯光指示器的另一可能的应用是，同一指示图案带有例如可用各种波长的光激活的部分，以便提供各种指示图像，所述应用当然也可通过修改光源的强度/工作电压等来实现。