自照明的裝配式固體材料物體的製作方法

2023-05-07 16:34:41

專利名稱：自照明的裝配式固體材料物體的製作方法
技術領域：
本發明總的涉及自照明物體，且具體說涉及以可選擇顏色方式體現圖案、問候或信息的自照明裝配式固體物體(self-illuminatingfabricated solid object)。
背景技術：
下面討論的背景信息對本發明的新穎性和用途提供了更好的理解。該背景信息不被認為是現有技術。
可以裝配成固體物體的材料的例子包括水泥、混凝土、石膏、玻璃纖維、玻璃和塑料，僅舉出少數幾種。通過液體或懸浮液的凝固(setting)(即固化或變硬)、通過將粉末化材料壓制在模具中或類似的已知技術可以將這些材料裝配成固體。裝配式固體可以形成各種各樣的物體形狀，從藝術雕塑的草地或花園的裝飾，到庭院、人行道或行駛路的鋪路石。歷史上用於這些表面的照明主要有聚光燈或適當放置的燈光。曾經做過一些嘗試用以提供自照明的裝配式固體物體，但是在這方面的大多數努力依賴於在該固體物體上的一個或多個空穴，光源系統安放在這些空穴(cavity)內。這些空穴形成結構的薄弱處和溼氣或其他汙染物聚集之處。
這些自照明固體的例子包括主要用於人行道周邊的照明塊。提供照明的這些光源放置在透明的柔性的管狀材料中，這些材料放置在石塊頂面開口的凹陷通道內。為了為光源提供供電，電連接盒必須插入開在該石塊底面的第二個相當大的空穴中。但是，這些系統存在若干問題。為了避免溼氣進入照亮單元，填充物必須圍繞該光源放置在柔性的管狀材料中。填充物當然也必須是透明的，以便不會阻止光從該物體的表面發射出。安放供電系統所需要的相當大的空穴使裝配式固體物體內形成結構薄弱處。用作表面覆蓋的相對柔軟的透明材料帶來額外的問題。該柔軟的材料不能經受其所暴露於其中的物理和化學侵蝕的損壞作用，也不能經受行人和車輛通行量的磨損作用。僅僅是需要一種提供自照明的固體物體的裝置，該固體物體具有不受物理和化學侵蝕的損壞作用的影響、並且不受人和車輛在其上運動的表面上所產生日常磨損影響的表面。
其他提供照明表面的嘗試由於施加了面層(topping)，因此依賴於必須嵌入在諸如瀝青或混凝土的表面面層中的電線。空穴必須切割進表面面層，以便電線能夠連接到必須安裝在每個空穴內的光產生配件。這種類型的系統利用放置在光元件上面的柔軟的塑性材料，通過該光元件能夠發射光，但是這種方法受到與上述討論相同的不良耐久性限制。此外，這些系統僅僅能夠用於人行道或行駛道初始鋪設時。需要的是提供自照明裝配式固體物體的裝置，其能夠用於新修的道路或已經鋪設的行人道和行駛道，或任何其他類型已經存在的堅硬表面，而無論該表面是水平的、垂直的或是傾斜的。
雖然提供用於路面照亮的嘗試利用LED(發光二極體)作為光源，但它們也依賴於光學透鏡和引導光的稜鏡系統。但是，這些透鏡和稜鏡導致玻璃或其他透明或半透明薄弱材料設置在這些相當複雜的殼體表面。為了避免損壞來自從上面通過的腳和車輛通行量的損壞，這些單元只能鋪設在人行道和行駛道的邊緣。現有技術中缺少的是一種同質固體基質，其在可用在新的或已經存在的人行道或行駛道的所裝配式固體物體內包含LED光源並且其將持續到該固體的裝配式物體的壽命。
此外，還有一些嘗試用以提供內置或傳遞圖案的照明固體材料，以滿足幾乎任何場合，如節假日、生日、季節性事件、結婚、出生等。由於它們必須用清晰透明的材料(例如，甲基丙烯酸甲酯，Lexan、丙烯酸等)來裝配的事實，因而這些也受限制。此外，這些固體材料必須蝕刻或開槽，以從必須插入形成在該材料中的空穴中的光源來漫射光。這些材料是內在柔軟的，使得將它們用於到它們連續地暴露在惡劣氣候條件下或多於偶爾的物理磨損或撕裂的地方是不實際的。還存在對提供具有合併有照明的裝配式堅硬材料物體的裝置的未被滿足的需要，該堅硬材料物體即使在惡劣條件下仍具有耐久性並且能夠以任何所希望的顏色呈現任何所希望的圖案、或多種可選擇的圖案。
近來，已經描述了太陽能踏腳石(stepping stones)。但是，這些仍然依賴於具有柔軟材料半透明透鏡的密封殼體，通過該透鏡太陽能光能夠漫射。半透明材料優選為丙烯酸樹脂，這種樹脂不能支撐繁重的車輛或行人通行量。該技術缺少的是自照明的裝配式堅固耐久的固體材料物體，其中照明的供電由太陽能供給，並且由太陽能供電的物體即使在包括物理和化學侵蝕的損害作用和繁重的車輛和行人通行量的惡劣條件下可保持其耐久性，並能夠以幾乎任何所希望的顏色提供幾乎任何所希望的圖案。
近來，已經描述了具有嵌入在用來裝配式物體的材料內的光源的踏腳石照明系統。雖然這些系統在用作人行道或行駛道建築材料時暴露在預期的通行量下時一般具有耐久性，但是它們不提供任何用於更換磨損的、損壞的、或有缺陷的光源的手段(means)。在近來描述的系統中，所有的光纖、電子電路和光源都是永久地密封的並永久地嵌入在用來形成物體的材料中，例如鋪路塊。為了更換該系統中的光源，必須更換整個塊。由於供電裝置延伸到塊的外面，因此這種系統也存在的缺點是，鋪路塊必須鋪設在可壓縮的集料(aggregate)例如細的碎礫石之上，以便為外部布線做準備。雖然這種系統能夠使用多種顏色的光源，但一旦在給定的石塊中光的顏色已經選定，在不更換整個塊的情況下就沒有辦法改變光的顏色，例如從萬勝節慶祝的橙色改變為聖誕節主題的紅色或綠色。此外，這種系統沒有提供對給定塊的圖案的選擇，例如選擇從南瓜改變到聖誕樹，同樣，僅有的選擇是更換整個塊。
因此，業已表明，目前所知的所有提供自照明裝配式固體物體的嘗試都存在問題，這些問題包括需要具有相當尺寸的小室、槽、通道、用於安放燈泡或其他光源(光從其通過位於該固體頂層表面的柔軟材料發射)的凹穴或嵌板的固體。此外，這些裝置都沒有提供諸如鋪路塊或踏腳石的照明裝配式固體物體，該固體物體具有混凝土塊或踏腳石的強度、多樣性和功能性，並該固體物體提供包括能夠覆蓋該塊或石塊的部分表面或整個表面的光的各種顏色、圖形或圖案的照亮表面，其中，光源裝置可以直接連接於固體，或另一選擇是，其中光源可以通過光纖電纜間接地連接於固體，例如，提供多個固體物體用以從一個或幾個光源裝置接收光，並且，其中光源裝置、光電顏色和顯示在可見表面的圖案能夠很容易和快速地被改變或更換，而不需要更換整個物體。
考慮到上述問題，希望提供一種自照明的裝配式物體，例如自照明的鋪路塊、建築石塊、或能夠從其表面發出一種或多種顏色光的塑像，同時保持期望能從可相比的非自照明的混凝土鋪路材料或踏腳石中獲得的強度和耐久性，同時以低成本來做成，並具有吸引人的外觀、多樣性、功能性和耐久性。這樣的自照明物體應當能夠以幾乎任何所希望的顏色製成幾乎任何所希望的形狀，具有幾乎任何一種圖案或多種圖案，其中顏色、圖案和光源裝置可以很快地並且很容易地改變和更換，而不需要更換整個物體組件，其中，裝配式堅硬物體能夠根據需要用于堅硬的或可壓縮的表面，並且，其中一個或多個固體物體可以從一個或少數幾個光源裝置接收光。

發明內容
本發明滿足迄今為止尚未滿足對於自照明裝配式固體物體的需求，例如從其表面發光的自照明鋪路塊、建築石塊或塑像，同時該自照明裝配式固體物體具有與非自照明的混凝土、或其他合適材料、鋪路塊、建築石塊、或澆鑄的塑像相似的強度，提供對自照明裝配式固體物體的低成本製造，該自照明裝配式固體物體具有吸引力、多樣性、功能性，並適於包括一個或多個各種顏色圖形，並且其中可迅速和容易地改變或更換顏色、圖案和光源，而不需要更換整個物體，並且，其中裝配式堅硬的物體根據需要可以用于堅硬的或可壓縮的表面。根據本發明教導的自照明物體很少需要或不需要維修。
本發明通過提出新穎的自照明裝配式固體物體，例如鋪路石或塑像實現上述或更多的目的，其中該物體具有任何已知的，或尚未知道的嵌入其內的光纖，其中，光纖的一端暴露在物體的可見地暴露的表面，並且同時該光纖的第二端包括在開口容納件內，或與開口容納件可操作地相關，該容納件除了其暴露在該物體表面的容納件端部之外，也或以可逆方式或永久地嵌入在該物體內。該暴露的容納件端部適於以可逆方式接收以可逆方式供電的光源或功能性地與該以可逆方式供電的光源相關，以通過光纖實現將從該光源發射的光傳送到暴露在該裝配式物體可見可用表面的光纖端部。該自照明物體還提供照明顏色的圖形、季節性圖案、信息文本或廣告。各種顏色的多個圖案可以存在於單一的物體上，以提供例如多個照明的季節性圖形，其照亮的顏色與該季節相關。由於表面暴露的光纖與該物體的表面一起磨損並且磨損的光源容易快速更換，這些耐久的物體具有長的壽命。
自照明物體用澆鑄、模製、壓制或能夠產生製成裝配式固體物體的任何其他方法來形成。該物體可以用具有適於自照明物體的最終想要用途的性質的任何材料製成，例如，如果希望製造自照明鋪路材料或建築塊或石塊，則可以用混凝土或水泥。例如，可以用水泥和混凝土、以及粘土、塑料、石膏、玻璃纖維和玻璃來製造例如塑像、紀念碑和名匾。製造材料可以是不透明的、半透明的或透明的。
容納件可以是容納所希望光源的任何形狀，該光源或者直接連接於該容納件，或者從遠端連接於該容納件，例如通過光纖電纜傳送的光。該容納件可以是能夠提供光纖和/或光源裝置所需一定程度保護的的任何材料，該光纖和/或光源裝置可包括在該容納件內或另外可操作用於連結到該容納件。這些選擇當然受自照明裝配式物體的意圖最終用途和該物體放置在其中的環境的限制。
光源可以是任何已知的或尚未知道的光裝置。在下面所討論的例子中，優選的光源是發光二極體(LED)。光源裝置可以直接連接於固體物體或經光纖電纜遠端地連接，該光纖電纜是為多個固體物體而提供的，用於接收來自一個或少量位於遠端的光源裝置的光。例如，使用諸如光纖電纜的光傳送裝置提供由大量自照明固體物體構成的大型顯示器。使用諸如光纖電纜的光傳送裝置提供用於將光方便地傳送到遠處或難以接收的地方(例如包括一個或多個自照明固體物體的頂層庭院或樓頂顯示器)的裝置。光源可以用傳統的AC電源供電、電池或其他供電源(例如太陽能、風能或得自化學或生物的能量)進行供電。如果使用LED光源，則該系統僅僅需要低的供電，例如12伏電壓源，並且因此運行起來很經濟且節省能量。


為了更充分地領會和理解本發明的這些和其他目的、特徵和優點，將參考示於附圖中的特定實施例以舉例方式描述本發明，其中，在所有的附圖中，相同的附圖標記表示相同的零部件。應當明白，這些附圖僅僅示出本發明的一些優選實施例，不應因此認為這些實施例限制本發明的範圍。因此，本發明將通過附圖，並用附加的特性和細節進行描述和說明，其中圖1a是根據本發明教導的自照明物體組件的透明的頂視透視圖。
圖1b是圖1所示的自照明物體組件透明的側視透視圖。
圖1c是側視平面圖，以舉例目的示出根據本發明教導的光纖、容納件(receptacle)、和供電的光源。除了來自光源的電線之外，光源通常是看不見的，因為它通常插在容納件中，以發光到保持在該容納件中的光纖。
圖1d是側視平面圖，以舉例方式示出從容納件一端發出的光纖，其中該容納件具有光源接受插口，和選擇地可拆卸、可更換的插入式供電的光源裝置，其用於插入該接受插口內。
圖1e是側視平面圖，以舉例方式示出從容納件一端發出的光纖，其中該容納件具有光源接受插口，其中該光源包括以縮短形式示出的光纖電纜(光纜)，和遠端選擇地可拆卸、可更換的插入式供電的光源裝置。
圖2是如圖1所示的本發明物體的非透明的透視圖。
圖3是類似於圖1的本發明物體的透視圖，除定義了季節性圖案中光圖形的圖形之外。
圖4是本發明物體的透視圖，示出了在該裝配式固體的可見暴露表面上的兩個季節性圖形，每個圖形具有相關的光纖容納件。
圖5是示出本發明物體的透視圖，該物體在其底面具有楔形邊緣，以在如果希望將本發明放置在硬表面時以容納可能出現的任何電線。
圖6是透視圖，示出本發明的物體如何具有某種形狀以形成固體的自照明塑像的例子。
定義這裡所用的「孔」是指開放的空間，它可以被用作或用於容納件，該容納件可以是管道狀的空間，或由任何其他類型的功能空間所限定的空間，例如，諸如矩形或橢圓形為邊界的空間。
這裡所用的「暴露」是指開放的可以看見。
這裡所用的「光源裝置」包括發射光的任何裝置，例如，諸如發光二極體。
這裡所用的「模製技術」定義為任何數目的以下技術，該技術用於通過將液體或懸浮物注入模型或模具中，或將粉末或可壓制的物質壓制到模型或模具中，來獲得所希望的形式或形狀，當獲得所希望的形式或形狀時，該模型或模具是可以拆卸掉。
「壓制技術」在這裡定義為通過施加壓力使得舉例為諸如粘土或熱玻璃的可壓制材料進入模具中來形成所希望形狀或形式的物體，該材料然後可以被乾燥或凝固成固體。
這裡所用的「接受裝置」是指任何保持裝置，諸如管狀形式的容納件、在固體物中挖空的空間，或接收、保持、或設置至少一根用於從光源裝置接收光的光纖的任何其他裝置。
這裡所用的「容納件(receptacle)」是指用於包括光源裝置、光纖電纜等的某種東西的容器或儲物器。
這裡所用的「以可逆方式供電」是指可以根據需要打開和關閉供電。
這裡所用的「以可逆方式接收」是指一個物體適合於以保持、包圍、接受、圍繞或類似的方式接收第二物體，使得當希望時該被接收的第二物體可以從該第一物體拆下。
這裡所用的「凝固」時是指模製、壓制、澆鑄材料為使其獲得所希望的固體材料形狀所必須經過的工藝，其可以包括乾燥、膨脹、化學變化或其組合。
這裡所用的「插口(socket)」是指形成用於某些東西的的保持器的開口或空心，該某種東西包括接收和夾持物體(諸如光源裝置、光纖電纜或類似物)的端部的裝置。
本發明的附圖標記和該標記所指示的零部件表10以所希望的圖形發光的自照明裝配式固體物體組件。
12裝配式固體塊。
14裝配式固體塊12的可見表面。
16裝配式固體塊12的底面。
18包含孔30的裝配式固體塊12的表面。
20多個光纖之一，每個具有第一和第二端，其中當第一端可見地終止在物體10的可見表面時，它可見的。
22在物體10內的容納件，其具有通過孔30延伸的第二端25，並且光可以傳送進入其中，或光源裝置40可以以可逆方式插入其中，且其具有第一端23，該第一端用於容納至少一根光纖的第二端，以聚集來自被傳送光或插入的光源的光。
22a功能地設置在物體10中的第一容納件，適於接受傳送的光、可以傳送光的光纖電纜、或光源裝置，以使光可以傳送到描述一個圖形(諸如季節性圖形24a)的光纖20。
22b功能地設置在物體10中的第二容納件，適於接受傳送的光、可以傳送光的光纖電纜、或光源裝置，以使光可以傳送到描述第二圖形(諸如季節性圖形24b)的光纖20。
23容納件22的第一端。
24從具有暴露在頂面14的其第一端的光纖發出的多個光點之一。
24a從具有暴露在頂面14的其第一端、描述一個季節性圖形的光纖發出的多個光點之一。
24b從具有暴露在頂面14的其第一端、描述另一季節性圖形的光纖發出的多個光點之一。
25適於保持光源裝置40、光纖電纜70、或從一些其他裝置發射的光的容納件的第二端。
26從光纖發出的光，該光纖暴露在塑像的表面，其描述了塑像60的眼睛。
30在固體物體10表面的至少一個孔。
40光源裝置，其包括例如LED，其中該光源裝置是可被拆卸和可更換的。
42光源裝置40的發光零件，即，LED(發光二極體)。
44光源裝置40的主體，如圖所示，其被包裝在保護套內，並且雖然沒有示出，但包括發光二極體。
46為光源裝置40提供供電的任何已知的、或尚未知道的電連接件。
48用於接收可選地可拆下、可更換的插入式光源裝置和/或光纖電纜的可選插口。
50固體物體的楔形邊，其中該楔形產生用於插入電線或類似物的空間，如果希望的話。
60一件塑像。
70光源發射裝置，其包括，例如插入的光纖電纜，其中該光纖電纜接受來自光源裝置(例如，諸如LED)的光。
72用於可選地可拆下、可更換的插入式光源的插口或容納件。
應當明白，附圖不是按比例繪製的，例如，相對於通過孔30可接近的容納件22的端部來說，孔30示出得相當大。但是，孔30也能夠就繪製成成形為形狀和大小與該容納件22外表面形狀相一致的開口。而且，光纖電纜70可以具有任何所希望的長度，但是為了方便，以縮短的方式示出。在某些情況下，對於理解本發不必要的細節，或會導致難於理解的其他細節，就省略了。
具體實施方式
具體參考附圖，應當注意，所公開的發明設置成各種尺寸的、形狀和形式的實施例。因此，這裡所描述的實施例應當理解成本公開為了說明而不是將本發明限制在這裡所描述的實施例。
本發明涉及一種自照明的裝配式固體，諸如鋪路的石塊或塑像。該照明由一根或多根嵌入在固體物體中的光纖提供，該光纖的一端適當地暴露在該物體的表面，以提供所希望的圖案或圖形，這種結構或圖形用從暴露在該物體表面所希望的地方的光纖所發射的光表示，而光纖的第二端包含在至少一個開口容納件(open receptacle)的第一端，該容納件除了在該容納件第二端處的開口外也嵌入在該物體內，該開口暴露在該物體的表面。該容納件的暴露開口端以可逆方式接收至少一個以可逆方式供電的光源，該光源與光纖的第二端配合，以將光從光源通過光纖引導到該裝配式物體的表面，該裝配式物體提供多種顏色的自照明季節性圖案或圖形、信息文本或廣告。各種顏色的多個圖案可以呈現在一個單一的自照明固體物體上。這些經久耐用的物體具有長壽命，因為表面暴露的光纖隨著物體的表面而磨損，並且可以容易地和快速地更換磨損的光源。
現在參考圖1a-1c，圖1a-1c示出本發明一個示例性的優選實施例。圖1a和1b是自照明裝配式固體物體組件10的透明的透視圖，其示出在表面上具有可見的自照明的文本「HELLO」鋪路塊12，如圖1a所示表面。鋪路塊12包括可見地暴露的表面14、底面16和具有至少一個孔30的表面18。附圖的透明性使得能夠示出當光纖20嵌入在鋪路塊基質中時的光纖20。還示出嵌入的容納件22，其具有第一端23和第二端25。在裝配固體物體組件10期間，光纖20和容納件22設置在用於成形鋪路塊12的初始液體或其他可塑材料中，使將光纖的一端20提供為可見地暴露在物體10的表面，同時光纖20的另一端固定地包圍在該容納件22的第一端23。容納件22構造成防止對光源的任何損壞，諸如防止閃電、靜電放電和過壓狀態。容納件22的第二端25暴露地設置在容納件22的孔30中，以在該鋪路石形成固體物體中之後容易接近。這樣設置的第二端25適於以可逆方式接受以可逆方式供電的光源40(見圖1c)，以提供光源40與光纖20的端部的配合，該光纖20包圍在容納件22的第一端23中。光源40被示出為用於將供電46提 供給光源40的附加裝置。使光源40與包圍在容納件源第一端23中的光纖20的端部相配合提供了用於將從光源40發射的光從光源40引導到光纖端部的手段，該光纖終止在裝配式固體物體的可見地暴露的表面上，該光纖為該裝配式固體物體的自照明而提供的。
圖1c示出光源40的第一端或燈泡42，其設置成以可逆方式插入容納件22的第二端25，以便使以可逆方式供電的、從光源40發射的光成為與光纖20的第二端緊密接觸，並且因此，使其從包圍在容納件22第一端23中的光纖的第二端沿光纖的長度傳送到暴露在自照明固體物體的可見表面的光纖20的第一端。
光源裝置可以包括以各種可操作結構形式的各種光源。作為一個例子，光源裝置可以包括可拆卸的、可更換的插入式LED(發光二極體)。這種LED光源可以與該裝配式固體物體一起提供，或可以分開提供。圖1d示出容納件22，其具有插口48，其中插口48可以適於直接或間接接收光源。例如，插口48可適於直接接收可更換光源，該光源在這個例子中示出為具有發光裝置42的LED光單元40，發光裝置42設置成以可逆方式插入插口48中。發光裝置42經插口48可以連接到電源。另一選擇是，如圖1e所示，插口48可以適於接收光纖電纜70，該光纖電纜70傳送來自光源裝置(諸如遠離固體物體的發光裝置42)的光。發光裝置42通過插口或容納件72可以功能性地連接電源46。在這個例子中，光纖電纜能夠提供一種將來自一個光源發射裝置的光傳送到多個固體物體的裝置。
正如在現有技術中眾所周知的，每個插口或容納件和插入該插口中的光源裝置的零件可與鎖緊機構固定。可以有許多鎖緊機構，諸如當插入的物體(thing)具有兩個小突起(pimple-like)特徵時，有時稱之為配合進「鑰匙道」的鑰匙，該鑰匙道被切割在該容納件的側面以接收該鑰匙。該鑰匙道通常是彎曲的，其中當隨著插入該容納件的物體(thing)轉動而該鑰匙轉動時該曲線接收該鑰匙。該鑰匙道的曲率也提供一種鎖，在該鎖中鑰匙牢固地固定。該鎖緊機構還可以包括彈簧機構、按鈕機構，或其他鎖緊裝置。
圖2是自發光裝配式固體組件的非透明的透視圖，其示出根據本發明教導的處於就緒用於使用時的鋪路塊。在容納件22(receptacle)的孔30處第二端25的容易可接近性確保了在希望時保該光源可以很容易和快速地插入和拆卸。正如說明所提到的，孔30不需要像所示出的這樣大，只需要大到能保持容納件22即可。該示出是為了清楚地說明。
光源可以遭受損蝕或老化，或應用時出現缺陷。在任何一種這種情況下，都必需進行光源的更換。在本發明所公開的內容中，淘汰的更換能夠迅速和容易地完成。舊光源通過輕輕地拉或拽從容納件22中拆去。一旦舊光源拆去，新光源容易和快速地插入容納件22中。另一選擇是，光源可以處於很好的工作狀態，但人們可能希望改變光源發出的顏色。可以使用任何已知的光源，但是在所示的優選實施例中，該光源是LED，它是低能量光源並且運行成本低。如果希望，也可以用傳統的燈泡。
在所示的優選實施例中，電源來自低電壓源，或另一選擇是依靠電阻器、和/或整流器和/或反相器的聯合動作，並依賴傳統的布線。但是，用來為光源提供供電的電源可以是任何已知的電源。例如太陽能供電也考慮作為電源。
優選的自照明裝配式固體物體組件10包括塊12，其用混凝土、水泥或任何其他可模製材料澆鑄而成，該模製材料能夠提供用於所述塊、或者用於任何其他能夠根據本發明製成的所希望的裝配式自照明物體的所需性質。在光纖和保持該光纖一端的容納件被設置在模具中之後，可以將該澆鑄或模製材料加入到模具中，如果這是所採用的製造工藝，那麼，就是在這時，將終止在該物體表面的光纖端部設置成以便實現所希望的圖形，該圖形由暴露在該物體表面的光纖發射的光來進行描述。由於該自照明裝配式固體包含由於向該物體添加光纖和容納件而造成的可以忽略的量的孔隙空間，因此作為結果得到的物體(諸如鋪路石或石塊)保留有可與未添加光纖和容納件而澆鑄或模製的物體相似的性質。無論所用的材料或製造所採用的方法，要求保護的任何預期的自照明裝配式固體物體基本上可以具有任何形狀，包括互鎖的、徑向的、或傳統的方形、球形和所有其他多邊形、動物、人物、想像的特徵，例如角度、龐然大物、獨角獸、任何上述或其他圖案的飲水器等。在示出的優選實施例中，鋪路塊12具有基本正方形或長方形形狀，並且當然可以包括圓形拐角和邊緣，以防止剝落。澆鑄或模製材料可以是彩色的，在製造過程中通過添加顏料以實現幾乎任何所希望的顏色。此外，鋪路塊12的頂表面14可以用任何已知的透明或半透明的表面處理進行密封，以形成防水層，同時保留照明效果。此外，該鋪路塊12可以製造成具有任何所希望的表面紋理和/或圖形，諸如條石(slate)、圓石(cobblestone)、磚等。因此，可以看到，本發明提供了一種自照明固體表面，其可防止物理和化學侵蝕所造成的損壞和由於該表面經受行人和車輛通行量時出現的日常磨損。
圖3示出自照明裝配式固體物體，其具有由暴露在該物體可見表面的光纖端部發射的光形成的季節性圖形。幾乎是任何希望的圖形、圖案、數字、字母都可以形成在物體的表面。
圖4示出自照明裝配式固體物體，在其可見表面上具有兩個發光的季節性圖形(例如見24a和24b)。每個圖形由唯一的一組光纖形成，該光纖與唯一容納件(諸如22a或22b)處於工作相關的關係。在該例子中示出，可以將橙色發光源插入容納件中，該容納件操作用於與其可見地暴露末稍以描述南瓜圖形的光纖相連接，在另一個時間，可以將發射綠光的光源插入容納件，該容納件操作用於與其可見地暴露末稍以描述聖誕樹的光纖相連接。在不希望顯示特定圖形時，提供圖形所需光的光源簡單地從相關的容納件中拆掉。如果希望，可以將塞子或蓋子插入該容納件中，以保護它免受有害環境條件的侵蝕。還期望到，每個自照明物體組件在其可見的暴露表面可以包括根據需要多個預定圖形。還進一步期望，如果希望閃光或閃爍顯示，可以使用調節開關將供電從一個光源改變到另一個光源。還期望，使用一組開關和/或定時器以模擬運動，例如當多個圖案在一個物體上，或單個的圖案在多個物體上時，以及對多種圖案的供電進行接通/斷開動作的情況下，形成運動的圖像。例如，當實際上是在一系列人行道鋪路塊(該鋪路塊由調節開關和定時器順序地連接和斷開電源)上的一系列自照明箭頭時，顯現為似乎是向人行道入口移動的箭頭。
當一系列的自照明固體物體，例如自照明的鋪路石或石塊，被放置在鬆散的、可壓縮的材料上，例如沙子或碎石，用於將系統連接於電源的電線、和用於使石塊互連的電線、以及用來將一個或少量光源連接到多個固體物體的光纖電纜可以很方便地設置在該沙層或碎石層中。但是，如果希望將自照明裝配式固體物體放置在堅硬的表面上，那麼在何處放置供電提供線就成了問題。圖5示出用於將自照明塊放置在堅硬表面上的裝置。為實現這一點，要放置在堅硬表面頂部的每個物體(諸如鋪路塊)包括至少一個傾斜的或帶凹槽的底面邊緣(baseedge)50。該傾斜的或帶凹槽的邊緣提供一個足以容納任何所需要的電氣電線的空間。如果有一系列相鄰的石塊，例如當該石塊被用來建造庭院地面、公園的人行道或行駛道時，由傾斜面或凹槽形成的該小的但是足夠的空間提供了用於所需要的電線的保護管。該連接電線被保護免受通過量或氣候的損壞作用。實際上，由於沒有電線暴露在表面上，因此根據本發明的自照明塊甚至能夠放置在可能經受季節性的掃雪機表面上。應當注意，如果希望的話，自照明裝配式固體物體，例如石塊或石頭，適合於安放在垂直位置以形成牆面或圍牆。在這種情況下，通過將電線設置在由形成於至少一個底面邊緣的傾斜或凹槽形成保護管內，使電線也受到保護。該管不僅對任何所需電線提供物理和化學保護，而且還提供美觀的外觀；例如，將電線隱藏在槽中確保該電線以一種不可見的方式不被暴露。與設置在該容納件上的孔類似的該傾斜或凹槽具有很小的尺寸，從而不減小該石塊的強度。因此，可以看出，本發明提供了一種能夠用於任何已經形成的堅硬表面的系統，無論該表面時水平還是垂直的，或傾斜的，以及是在新的或舊的鬆散的材料上。
正如前面所提到，自照明裝配式固體物體可以形成為幾乎任何所希望的尺寸和形狀，並具有幾乎任何顏色以提供任何美觀。混凝土或水泥的一種流行應用是製作塑像，特別是草坪和庭院裝飾所盼望的塑像。圖6示出獅子形像自照明裝配式固體物體。這種塑像都在家的門口經常看到。這種塑像的魅力在白天如果不是完全沒有的話，也是很少，但在晚上能夠看到。實際上，可以設想，這種塑像如果在黑暗中遇到可以造成絆倒的危險。圖6示出多麼吸引人的一座塑像也能夠在夜間照明。該獅子的眼睛26由根據本發明教導的發光光纖形成。根據本發明製造的塑像為家的門口提供受歡迎的和安全的指向標。
這裡所描述的自照明裝配式物體具有多種用途。一個物體可以單獨使用，例如使用單個的自照明建築塊，以提供設置在建築物牆內的自照明房屋數字標記和/或姓名匾。在許多情況下，多個自照明裝配式物體可以一起使用，以構造成自照明物體的大的區域或大的體積。例如，如果一個物體形成鋪路石的形狀，該自照明物體可以用來構成人行道、行駛道、牆壁和圍牆。這種鋪路石可以裝配成任何形狀，包括方形、矩形、圓形或任何其他規則或不規則多邊形。另一選擇是，該鋪路石可定形成細小的天然出現的鋪路材料。當以這種方式使用時，這些鋪路石的強度和耐久性與非自照明鋪路材料相似。它們能夠被行人走過並且很容易經受住大多數車輛的重量。本發明的另一種新穎的用途是將光源40插入孔中而不是在裝配式物體上所發現的那些，例如裝配在走廊的柱子、欄杆、臺階、走廊邊緣部分，以及露臺、窗戶裝飾物、門、櫥櫃表面、線條、圖畫的邊框、家具等的孔中。以這種方式使用本發明的光源的僅有限制是，材料不能包含適於接收根據本發明教導的光源的孔。這種孔設置成在自照明裝配式材料物體(例如人行道或行駛道的鋪路石)附近重新產生光或補充的圖形或圖案。例如，沿著穿過僻靜入口道路路徑的這種光的連續性在當遇到看不到臺階、人行道的轉彎處等困難時將減少摔倒或失足事故的發生。這種光的連續性還將作為圖案元素，以引導或邀請人們沿著燈光進入建築物內，例如商店或夜總會。
至少一根光纖的每一個都設置在裝配式固體中，使得只有第一端與該物體的可見表面齊平終止，因此在該物體的可見表面是可見的，光纖由它們被澆鑄到其中的材料保護。這意味著該光纖和裝配式材料以同樣速率磨損，並且，因此可以期望延長該裝配式材料物體的壽命。雖然該光纖和保持該光纖的容納件是永久密封的並嵌入在該自照明物體的體內，但僅作為經受老化的該組件一部分的光源是可拆卸的，並且因此可容易並快速地更換，而不需要更換整個物體。由於光纖、光源和標準電氣電線的成本低，因此製造和維修自照明物體的成本只是稍稍多於製造和維修沒有自照明組件的物體的成本。通過使用定時器或光電供電或開關可以保持低維修成本。
照明光纖可以設置成提供幾乎任何類型的所希望的圖形、圖案或信息化消息。在少光的時間，自照明鋪路材料或鋪路塊可以用來提醒人們必須穿過的臺階。該提醒可以簡單地是從隨機圖形、近似照明的固體杆發射的光，或通過將光纖設置成描述出「臺階」的工作。因此，行駛道的入口、房屋的號碼、房屋主人的名字，所有的這些都可以是用水平或垂直表面進行自照明。
光源可以具有各種各樣的顏色。通過簡單地改變光源的顏色，中性圖案或圖形可以用來反映節日或特殊的慶祝。紅色和綠色可以用來慶祝諸如聖誕節的節日，紫色和黃色用來慶祝復活節，紅色用來慶祝情人節等等。光源並不昂貴並且特別容易改變，所以這些特定的效果對於幾乎所有的人都很容易實現。此外，大多數光源，特別是LED光源是長壽命的，並具有不隨時間和溫度改變或消失的大量多種的顏色。
當自照明固體物體組件預期用在低通行量地區時，該物體可以用較柔軟的透明或半透明材料(該材料可得出大量發光圖案的選項)製造。
前面為了說明的描述使用特定和定義的術語以提供對本發明的全面理解。但是，很明顯，為實踐本發明對本領域的技術人員不需要具體的細節。因此，前面具體實施例的描述用於說明和描述的目的。這些實施例的意圖不是窮舉性的或將本發明限制在所公開的精確形式中。本領域的技術人員將會認識到，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，可以對許多特徵進行修改，例如，形狀、顏色、材料，其他實施例，和這裡描述的本發明實施例的製造方法。而且，本發明不限於所描述的方法、實施例、特徵或特徵的組合，而是包括權利要求範圍內的所有的變化、方法、修改和特徵的組合。本發明僅由權利要求限定。
權利要求1.一種自照明裝配式固體物體組件，包括a)至少一個可見的暴露表面；b)至少一個孔，所述孔開口在可接近的表面；c)至少一根設置在所述固體物體內的光纖d)所述光纖的第一端可見地終止在所述固體物體的所述可見地暴露的表面；e)所述光纖的第二端操作用於與所述孔可相關，以接收光，由此，所接收的光從可替換的光源裝置發射，並由所述至少一根光纖傳送到所述固體物體的所述可見地暴露的表面。
2.如權利要求1所述的自照明物體組件，還包括操作用於與所述至少一個孔相關的至少一個容納件，所述容納件接收所述光纖的所述第二端，以使得所述光纖的所述第二端能夠接收光，由此，從可替換的光源裝置發射的光由所述光纖傳送到所述固體物體的所述可見地暴露的表面。
3.如權利要求2所述的自照明物體組件，還包括至少一個接收可替換光源的容納件，以使得將來自所述可替換光源的光傳送到所述光纖的所述第一端，該所述光纖可見地終止在所述固體物體的所述至少一個可見地暴露的表面。
4.如權利要求1所述的自照明物體組件，其中所述裝配式固體用任何已知的固化裝置製造。
5.如權利要求1所述的自照明物體組件，其中所述任何已知的固化裝置包括任何已知的模製裝置。
6.如權利要求1所述的自照明物體組件，其中所述至少一根光纖包括多根光纖。
7.如權利要求6所述的自照明物體組件，其中所述多根光纖的每根的每個第一端設置成在所述裝配式固體物體的所述可見地暴露的表面形成至少一個預定的圖形。
8.如權利要求3所述的自照明物體組件，其中所述光源附加地包括至少一個光纖電纜，所述電纜適於傳送來自所述至少一個可替換光源的光。
9.如權利要求8所述的自照明物體組件，其中所述至少一個光纖電纜接收來自多個可替換光源的光。
10.如權利要求9所述的自照明物體組件，其中所述至少一個光纖電纜被多個固體物體接收。
11.如權利要求8所述的自照明物體組件，其中所述多個預定的圖形包括季節性圖案。
12.如權利要求8所述的自照明物體組件，其中所述多個預定的圖形包括信息性消息。
13.如權利要求1所述的自照明物體組件，其中所述自照明物體組件還包括帶凹槽的底面。
14.如權利要求1所述的自照明物體組件，其中所述自照明物體組件還包括塑像。
15.如權利要求1所述的自照明物體組件，其中所述自照明物體組件還包括鋪路石。
16.如權利要求1所述的自照明物體組件，其中所述自照明物體組件還包括建築塊。
17.如權利要求2所述的自照明物體組件，其中所述至少一個容納件包括用於將所述光源裝置牢固地保持在位的鎖緊裝置。
18.如權利要求3所述的自照明物體組件，其中所述可更換的光源還包括發光二極體。
19.一種自照明裝配式固體物體組件，包括a)至少一個可見的暴露的表面；b)至少一個開口在可接近的表面的孔；c)至少一根設置在所述固體物體內的光纖；d)所述光纖的第一端可見地終止在所述固體物體的所述至少一個可見地暴露的表面；e)所述光纖的第二端操作用於與所述孔相關，以接收光；f)至少一個與所述孔功能相關的容納件，所述容納件適於操作用於接收光纖電纜；由此，從光源裝置發射的光從該光源傳送到所述光纖電纜，到所述光纖的所述第二端，到所述光纖的所述第一端，以使得光被傳送到所述固體物體的所述可見地暴露的表面。
20.一種自照明裝配式固體物體組件，包括a)至少一個可見地暴露的表面；b)至少一個開口在可接近的表面的孔；c)至少一根設置在所述固體物體內的光纖；d)所述光纖的第一端可見地終止在所述固體物體的所述至少一個可見地暴露的表面；e)所述光纖的第二端操作用於與所述孔相關，以接收光；f)至少一個與所述孔功能相關的容納件，所述容納件適於接收光纖電纜；g)被所述容納件接收的光纖電纜；h)可替換的光源，由此，從所述可替換光源發射的光從該光源傳送到所述光纖電纜，到所述光纖的所述第二端，到所述光纖的所述第一端，以使得光被傳送到所述固體物體的所述可見地暴露的表面。
專利摘要自照明裝配式固體鋪路材料、行駛道石塊、建築塊或塑像，具有設置在容納件中的光纖，該光纖的一端可見地終止在該物體表面的預定位置。而且，該容納件適於以可逆方式接收以可逆方式供電的光源，或另一選擇是，該容納件可操作用於和以可逆方式供電的光源相關，以便提供通過光纖從光源傳送到裝配式物體表面的光，該裝配式物體提供有自照明季節性圖案、信息性文本或廣告。各種顏色的多個圖案可以存在於單一的物體上。由於表面暴露的光纖與該物體的表面一起磨損並且磨損的光源可容易和快速地更換，因此這些耐久的物體具有很長的壽命。為進行大範圍顯示，可以用光纖電纜將光從一個或多個遠端光源的光傳送到一個或多個裝配式固體物體。
文檔編號E01C17/00GK2738092SQ200420088179
公開日2005年11月2日 申請日期2004年9月13日 優先權日2003年9月13日
發明者沃爾特·E·皮波, 丹尼爾·西利 申請人:沃爾特·E·皮波, 丹尼爾·西利