用于定向LED显示器的系统、方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术是包含有一个或更多个遮光罩的LED灯显示器，该一个或更多个遮光罩可操作成用于限制在特定方向上来自该LED灯显示器内的LED二极管的光发射，每个遮光罩相对于LED灯显示器中的每个LED灯元件定位。光发射的具体方向可以朝向目标受众或目标方向。可以由计算机设备的计算机处理器处理的软件程序来实现的本发明专利技术的方法可以操作成用于实现安装在特定区域中的LED显示器遮光罩的设计，从而使得能够同时消除光侵扰并保持对目标受众的图像质量。可以根据该方法来制造、构造和安装LED灯显示器。

【技术实现步骤摘要】
用于定向LED显示器的系统、方法和装置
本专利技术总体上涉及LED灯显示器领域，更具体而言，涉及对来自LED灯显示器的光发射进行导引。
技术介绍
现有技术的发光二极管(LED)灯显示器是平板显示器，这种平板显示器包含有发光二极管阵列以产生例如信息的视觉显示器之类的显示器。二极管充当显示器中的像素。LED灯显示器的亮度使其能够用在室外或室内。LED灯显示器通常用作店铺招牌、广告牌、公共交通车辆上的目的地标牌以及用于向受众显示信息的其它目的。LED灯显示器进一步用于提供可以是装饰性或技术性的照明，例如舞台照明或季节性显示照明。通常，LED灯显示器从二极管的整个前侧发出光，因此，光以半球方向从LED灯显示器发出。实际上，在广告中使用的常规室外LED显示器的目的原本是为了以最宽的可能视角(viewangle)提供最佳图像质量。作为该目的的结果，大多数现有技术的室外LED显示器具有一些通用的光学特征：广角椭圆LED，其提供了宽广水平视角但压缩的垂直视角；LED的物理表面上的为LED提供了遮阳和UV保护及改善的视觉对比度的水平遮光罩(louver)；以及每个像素中红绿蓝元件按照使得像素之间的交叉阻挡最小化的方式的布局。因此，在所有制造商之间大多数室外LED显示器具有非常类似的光学性能。结果就是，光发射向着目标受众导引，并且还沿着不存在目标受众的其它环境的方向导引。会发生光侵扰(trespass)，即光发射到不存在目标受众的并且没有必要发出光的区域，并且实际上在对光侵扰敏感的区域而言会成为恐慌的来源。例如，住宅附近、机场设施和受保护的自然保护区对光侵扰是极其无法容忍的，并且通常会防止或阻止LED显示器安装的授权。现有技术包括许多方法和技术来操纵LED元件的无论是静态还是可变的光学输出模式。现有技术可以分为三类：1)与照明设备一起使用的LED元件；2)借助提高光利用率(即，到达目标受众的光与发出的光的总量之比)来改善光学性能的用于发光元件的透镜；或者3)为LED二极管遮挡阳光的遮光罩。设计用于照明设备的现有技术的例子包括2014年1月7日颁发给ROBELightings.r.o.的名称为“LEDArrayBeamControlLuminaries”的美国专利No.8622573和2015年7月9日公布的FrantisekKubis和PavelJurik拥有的美国专利申请公开No.2015/0192274(2014年1月6日提出的美国申请No.14/148546)。该专利和专利申请公开了试图使用光学罩设计来减少LED阵列照明设备的一些光学缺点，即彩色边纹(colorfringing)、光束角控制和光溢散(spill)管理。这种LED阵列照明设备被构造成典型地包括位于一个反射壳内的许多LED元件。因此，该构造不同于被构造成包含有呈单独暴露出而没有罩的平面网格布置的元件的LED显示器。现有技术的第二类包括应用于单独LED二极管的LED光学器件，例如2003年8月5日颁发给TeledyneTechnologiesIncorporated的名称为“LEDLightSourcewithField-of-View-ControllingOptics”的美国专利No.6603243所公开的。公开了一种包含有集成透镜和内部光学反射器的LED元件。该LED元件用于将光输出稍微向下会聚以对准期望的受众，并通过使光利用率最大化来提高效率。2016年5月24日颁发给SharpKabushikiKaisha的名称为“LensandLightSourceUnit”的美国专利No.9347644进一步公开了在每个LED二极管上集成透镜帽。透镜帽用于将光源导向成距光源非常倾斜的方向，或者进一步将光的输出分解为多个不连续的方向。2014年9月30日颁发给NLTTechnologies,Ltd.的名称为“OpticalMember,LightSourceApparatus,DisplayApparatus,andTerminalApparatus”的美国专利No.8848139公开了用于使得光输出会聚到期望观察点以使得光利用率最大化同时维持图像均匀性的菲涅尔透镜盖板的多种设计。这是通过位于液晶显示器(LCD)组件上面的罩的光学设计来实现的。该现有技术仅适用于例如计算机监视器、移动电话和其它终端显示器之类的小尺寸显示器。该技术不能合理地应用于大型LED显示器。这是因为，大型LED不是平面光发射器，并且不能机械地将该现有技术应用于LED显示器，因为与LCD相比尺寸上增大了2-3个数量级。2014年4月1日颁发给BoeingCompany的名称为“DirectionallyFilteredIndicatorLight”的美国专利No.868677公开了包含有应用于光源的定向滤波器的定向滤波指示器灯。该灯被控制成当满足一个条件或一系列条件时发出光。定向滤波器对来自光源的光的发射进行调节，使得位于一个视角内的第一组人是能够看到所发出的光的唯一的这些人。公开日为2009年8月26日，申请人为AGDSystemsLtd.的名称为“TrafficSignals”的英国专利申请公开no.GB2417817公开了一种具有包含光源的壳体的行人交通信号。该壳体进一步包含由扁平材料形成的视角控制屏幕。该专利技术能够操作成用于影响交通信号在行人的特定观看角度的可视性。现有技术的第三类包括遮光罩，其对LED遮蔽阳光从而为LED提供保护以防止机械和太阳伤害并改善显示器的可视对比度。这种专利的一些例子包括2015年12月1日颁发给BarcoNV的名称为“MethodandDesignforShadinginaDisplaySystem”的美国专利No.9202394，其公开了连接至LED元件本身的遮光罩设计和附接机构。(通常遮光罩固定至模块本体。)另一个现有技术的例子是2013年6月8日颁发给Daktronics,Inc.的名称为“LouverPanelforElectronicSign”的美国专利No.8350788，其公开了一种遮光罩，用于保护LED避免遭受阳光并可视地遮掩LED模块之间的接缝。另一个现有技术的例子是公开日为2008年6月19日且专利权人为DaktronicsInc.的名称为“ThermoplasticElastomerProtectiveLouverCoveringforUsewithanElectronicDisplayModule的美国专利申请公开No.2008/0141570(2006年10月30日提出的专利申请No.11/589405)，其公开了使用弹性体材料构造遮光罩来提高抗冲击性并减少对与显示器表面强力接触的人的伤害。作为一个例子，该现有技术是足球场周边显示器。这三种现有技术例子描述了构造成解决具体问题的多种遮光罩，然而，这些现有技术例子均没有解决使得光侵扰最小化同时使得对于LED灯显示器的期望受众维持图像质量的问题。作为另一个现有技术的例子，YahamOptoelectronicsTM提出了一种技术，其中阵列透镜板附接至LED模块的前部以将来自较宽方向的表面安装设备(SMD)LED的光准直(collimate)为较窄光束。该现有技术的目的是改本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED灯显示器装置，该LED灯显示器装置包括：a.定位的印刷电路板即PCB；b.连接至所述PCB的一个或更多个LED二极管；c.一个或更多个阻挡元件，所述一个或更多个阻挡元件中的每一个阻挡元件被定位成接近所述一个或更多个LED二极管中的至少一个LED二极管，由此在至少一个方向上阻挡从一个或更多个LED二极管发出的光；并且由此，在至少一个方向上在自该方向上该LED灯显示器前方的角度范围内阻挡从所述LED灯显示器装置发出的光，并且所述光在作为给观看者提供信息的一个或更多个图像时能够被观看到。

【技术特征摘要】
2016.11.10 CA 2,948,1121.一种LED灯显示器装置，该LED灯显示器装置包括：a.定位的印刷电路板即PCB；b.连接至所述PCB的一个或更多个LED二极管；c.一个或更多个阻挡元件，所述一个或更多个阻挡元件中的每一个阻挡元件被定位成接近所述一个或更多个LED二极管中的至少一个LED二极管，由此在至少一个方向上阻挡从一个或更多个LED二极管发出的光；并且由此，在至少一个方向上在自该方向上该LED灯显示器前方的角度范围内阻挡从所述LED灯显示器装置发出的光，并且所述光在作为给观看者提供信息的一个或更多个图像时能够被观看到。2.根据权利要求1所述的LED灯显示器装置，该LED灯显示器装置进一步包括位于该LED灯显示器装置周围的范围内的三个或更多个观看区域，所述三个或更多个观看区域至少包括如下：a.第一观看区域，该第一观看区域位于所述LED灯显示器装置前方并且位于自所述LED灯显示器装置前方的角度范围内，在该第一观看区域中，来自所述LED灯显示器装置的光发射对观看者可见；b.第二观看区域，该第二观看区域位于自所述LED灯显示器装置前方比所述第一观看区域距所述LED灯显示器装置前方更远的角度范围内，在该第二观看区域中，来自所述LED灯显示器装置的光发射被减小；以及c.第三观看区域，该第三观看区域位于自所述LED灯显示器装置前方比所述第二观看区域距所述LED灯显示器装置前方更远的角度范围内，在该第三观看区域中，来自所述LED灯显示器装置的光发射被消除或者接近消除。3.根据权利要求1所述的LED灯显示器装置，该LED灯显示器装置进一步包括作为水平光阻挡遮光罩的所述一个或更多个阻挡元件中的至少一个阻挡元件。4.根据权利要求1所述的LED灯显示器装置，该LED灯显示器装置进一步包括被构造成包含可附接至所述PCB的区段以及在与所述一个或更多个LED二极管远离所述PCB延伸的方向相同的方向上从所述PCB延伸开的臂的所述一个或更多个阻挡元件，所述臂可操作成在从所述LED二极管朝向所述阻挡元件的所述臂发射光的方向上阻挡来自于所述臂所接近的LED二极管的至少一部分的光。5.根据权利要求4所述的LED灯显示器装置，该LED灯显示器装置进一步包括具有如下形状或构造中的任一种的所述阻挡元件的所述臂：平坦侧面、半圆杯状或者多段式。6.根据权利要求4所述的LED灯显示器装置，该LED灯显示器装置进一步包括被构造成用于阻挡来自定位所述阻挡元件所接近的LED二极管的光发射的以下元件中的任一种：翅片、脊部和杯状部。7.根据权利要求1所述的LED灯显示器装置，该LED灯显示器装置进一步包括作为反射最小化遮光罩的所述一个或更多个阻挡元件中的至少一个，所述反射最小化遮光罩被构造成包含：a.光发射阻挡臂，该光发射阻挡臂可操作成阻挡来自接近所述反射最小化遮光罩的LED二极管的光发射；以及b.反射阻挡凸缘，该反射阻挡凸缘相对于从所述LED二极管发出的光的反射成一角度以阻挡这种反射的全部或一部分。8.一种对来自位于安装地点中的LED灯显示器单元的光发射进行建模的方法，所述方法包括以下步骤：a.获得显示出安装地点的地图；b.指示所述LED灯显示器单元在所述安装地点中的位置；c.将所述LED灯显示器朝向目标受众区域定位在所述位置处；d.指示所述LED灯显示器的构造；以及e.生成表示来自所述LED灯显示器单元相对于所述安装地点的光发射的光照图。9.根据权利要求8所述的方法，该方法进一步包括以下步骤：a.用户提供以下之一来指示所述LED灯显示器单元在所述安装地点中的位置：GPS坐标或位置地址；b.通过在任意方向上旋转所述LED灯显示器而将该LED灯显示器定位在所述位置；以及c.通过由用户输入参数信息来指示所述LED灯显示器单元的构造。10.根据权利要求8所述的方法，该方法进一步包括以下步骤：a.将所述光照图覆盖在所述安装地点上，由此相对于所述安装地点来指示来自所述LED灯显示器单元的光发射；b.用户或系统审阅所述光发射并评估所述光发射是否会影响所述安装地点中的光敏感区域。11.根据权利要求10所述的方法，该方法进一步包括以下步骤：a.用户对所述安装地点中的所述LED灯显示器单元进行修改以执行如下操作之一：在所述安装地点中重新安置、重新定位和重新构造所述LED灯显示器；b.生成指示来自...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑·奇安，格雷厄姆·默多克，
申请(专利权)人：媒体资源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA