一种三维立体发光字及图形的制作方法
【专利摘要】一种三维立体发光字及图形的制作工艺，包括装饰边条（1）、字边（2）、面板（3）、底板（4）、LED灯（5），全部部件采用胶粘完成。本实用新型不仅可制作出常见的大字，还可制作出5厘米大小2厘米厚薄的超小汉字和图形。属于冷加工工艺，操作简单，产品轻巧更加安全，便于安装，大大提高了生产效率和劳动生产力。并且无金属资源耗费，耗电能极少，无污染，是完全低碳、环保的制作工艺。产品可大可小，外形美观，有立体感，室内户外均可使用，可广泛用于各种广告宣传牌及城市亮化工程中。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种三维立体发光字及图形的制作工艺。 一种三维立体发光字及图形
【背景技术】
[0002] 目前城市中使用的发光字和发光图形的标识亮化技术中，都是使用金属材料做字 边和底板，以亚克力等透光材料做面板的发光字。该类产品的字边必须用可弯曲的材料，通 常为铁皮或中间包有铁质的围边材料，手工或机械延字或图形的外轮廓一点一点弯曲，再 焊接固定而成。因为铁质材料不宜弯曲、不能粘接、容易氧化生锈、笨重等，所以传统发光字 受到以下很多制约。
[0003] 传统发光字的字边受到铁质材料的限制，在制作过程中亚克力面板无法与铁质材 料的字边相接面粘接，发光字的字面和字边连接就要进行封边、吸塑等处理来完成两种材 料的连接问题，各部件在组装成品时就要在封边带和铁皮字边上钻孔上螺丝、打铆钉或间 隔焊接等繁锁工序，完成整个发光字的底板、字边和面板的组合连接工序。并且这样连接做 出的成品，在连接处就存在缝隙，其成品在实际应用一段时间后，灰尘和雨水就会从连接缝 隙中进入发光字内部，结果造成发光字亮度变暗或发光不均、不亮等现象。
[0004] 在制作过程中字边因为受到铁质可弯曲材料的限制(铁质材料)，所以传统发光字 的字边就无法一次性制作完成，其制作过程避免不了烦琐的制作工艺和大量人工裁剪、焊 接、拼接、测量折弯点、折弯、磨光、修补、喷漆的制作流程。并且传统制作工艺在铁质材料 弯曲时和吸塑时的制作精度太低，无法制作出长、宽分别小于10厘米，厚度小于3厘米的汉 字。
[0005] 传统工艺因制作工艺精度太低的限制，当字的笔划太近，笔划连接在一起，在夜晚 发光时就会出现笔画相连以及笔画模糊等现象，并且连接太近时在一起的笔画就形成了错 别字。
[0006] 传统发光字中有少数字出现亮一块暗一块，发光不均匀的现象。并且无法实现长 宽仅为5厘米，厚度2厘米的超小汉字和图形，这也正是因为无法实现厚度小于3厘米时发 光均匀的限制。
[0007] 经上所述目前现有发光字的制作工艺，在制作过程中耗费大量金属资源、电能源， 污染较大，工时长，工艺复杂，产品笨重不利于安装。
[0008] 现以目前最常用的制作工艺为例与本发明作对比，见附表1和附表2。
[0009]附表 1
[0010] 目議疆常麵的制作工艺（以一平方* 3疆未摩酌大黑捧^+疆"寧为W》 ^^ 丽 mmmm ^IS^ mmm ^H^ -爾「萵密度中绎 u平方米- >ill! MME 1151 ιΓ?'^Ι 4〇￥$φnJmIsW? ___ __Β?切is ill I 1 is 分· ?· 1 m SI "HSISS ^ 封边内爸_1,60+克"一 7 ? 条 无 10## ^ 无 醜划? 1 δ分钟 1 I^ -_皮 ^^ 翻 祕茺 20分钟 ^ I^ ___ mm 霊弧爆机· 4〇## "^.is' "mmW 晴?$ ^空压机- 油 500?开 20分钟 0-S度 有泰气(Φ 變灯 无 LED灯模姐 60个 10分钟 无 无 麵愛^ _讓-魏丝（材）| 0,2-25分钟 HS 无 - 小计卜斷她I成遍纖麵=手克I 2_分钟I
[0011] 附表 2
[0012] 本发明（以一平方米8厘米厚的大黑体"酒"字为例) ^xf^|设备 ? |材料用簠 ~?丨耗电s ^si^ ^μ ~~有多种材料可~~7TTI~~ΓΤ^~~~~视设备 雕刻 雕W机 /·?_、+〇□ 3.5千克 2υ分钟 <1度 供选用 _定 粕接 _ 无 ~专用胶 -极少 ^￥1^ 无 无 装灯 无 ：LED灯模组 60个 10分钟 无 无 ^?i I ￥H m- ilPi I I^ 小计 I 1种设备丨成品总重簠约：?、于4千克丨35分钟丨<1度I
【发明内容】
[0013] (一）本发明要解决的技术问题：
[0014] 1、通过使用装饰边条解决发光字由于受到制作工艺的限制，当字的笔划太近，笔 划就连接在一起，在夜晚发光时出现笔画相连以及笔画模糊等现象，并且彻底解决了连接 太近的笔画在一起时就形成了错别字的问题。
[0015] 2、解决传统工艺发光字必须用可弯曲材料(通常为铁皮或中间包有铁质的材料） 的材料使用单一性，以及正因为铁质材料限制，在制作过程中耗费大量金属资源、电能源、 污染较大、工时长、工艺复杂、产品笨重不利于安装等问题。如制作过程中：字边无法实现 机械一次性制作成型；各部件在组装成品时的钻孔上螺丝、打铆钉或间隔焊接等繁锁工序； 发光字的字边无法一次性制作完成，其制作过程避免不了烦琐的制作工艺和大量人工裁 剪、焊接、拼接、测量折弯点、磨光、修补、喷漆的制作流程；铁质材料和面板无法直接粘接， 所以制作时也就少不了对面板与字边的连接进行封边、吸塑的处理；传统的制作工艺精度 太低，无法制作出长、宽分别小于10厘米，厚度小于3厘米的汉字。
[0016] 3、解决发光字在实际应用一段时间后，灰尘和雨水从发光字各部件间的连接缝隙 中进入发光字内部，造成发光字亮度变暗、发光不均、不亮的现象。以及解决传统发光字各 部件间组装的繁锁工序。
[0017] 4、解决传统发光字中因 LED灯明暗角所带来的发光不均以及无法实现厚薄小于3 厘米的小字均光问题。
[0018] 本发明解决上述问题采用的技术方案是：
[0019] 本发明提供一种内部装有LED灯的空心立体发光字及图形的制作工艺，包括组成 所述立体发光字及图形的装饰边条（1)、字边（2 )、面板（3 )、底板（4 )、LED灯（5)。
[0020] 所述装饰边条是在发光字面板的上层，主要作用为装饰效果和使发光字的笔划更 加精准，笔划与笔划之间相互不连接，不会产生笔划连接在一起引起的错别字，且更容易准 确识别。
[0021] 所述装饰边条使用多种可以起到装饰边效果的各种颜色的装饰板材或表面贴膜 进行切割雕刻。
[0022] 所述装饰边条使用电脑先设计好字合适宽度的内扩边或外扩边，延扩边内的字边 将装饰板材或表面贴膜切割雕刻，再延最外面的扩边再次进行切割雕刻。得到的就是按照 电脑事先设计扩边效果切割雕刻出的指定大小、指定扩边宽度的装饰边条。
[0023] 所述装饰边条还可以通过对发光字面板的平板喷绘或丝网印刷来完成，使用电脑 先设计好字合适宽度的内扩边或外扩边，按照设计的扩边效果在面板上喷绘或丝印出不同 于面板颜色的装饰压边条效果。
[0024] 所述字边是发光字的面板和底板中间起支撑作用的厚度部分，是以发光字为外 轮廓所形成的发光字的一个高度，即通常发光字制作者们所说的围边条、围边等。
[0025] 所述字边使用各种不同材质、不同厚度的板材。先使用电脑设计好字合适宽度的 内扩边或外扩边，延扩边内的字边将板材切割雕刻，再延最外面的扩边再次进行切割雕刻， 最后得到指定大小、指定扩边宽度和指定板材厚度的发光字字边。
[0026] 所述字边按照电脑设计的不同大小、字体、形状的字或图形通过三维数控机床在 二维空间中一次性完成直线、曲线、折角的全部切割雕刻制作流程。经二维雕刻后的板材因 其具有我们所需要的不同厚度，所以形成了三维的立体几何体，即发光字的字边。完全实现 了字边机械化一次制作成形的方法(这也象征着发光字从此也能机械流水线作业的开始)。
[0027] 所述字边是使用了电脑高精度数控切割雕刻字边，所以现在就可以制作出长宽仅 为5厘米，厚度2厘米的超小汉字和图形。
[0028] 所述字边制作如5厘米的超小汉字和图形时，使用电脑先将字中间拥挤的笔画部 分清除(方便以后装LED灯)，设计好字合适宽度的内扩边或外扩边，延扩边内的字边将板材 切割雕刻，再延最外面的扩边再次进行切割雕刻，最后得到指定大小、指定扩边宽度和指定 厚度的发光字字边。
[0029] 所述字边使用的材料不再受到铁质可弯曲材料的限制，所以制作过程中实现了无 模具、无吸塑、无焊接、无打磨、无金属折弯、无喷漆等，实现了低噪音、无粉尘、无有毒气体、 无辐射的绿色制作工艺，且材料成本更低。
[0030] 所述面板是发光字夜晚发亮时人们看到的透光部分的材料。
[0031] 所述面板使用各种不同颜色的透光板材(通常选用亚克力板材)，先使用电脑设计 好字合适宽度的内扩边或外扩边，再延最外面的扩边将板材进行切割雕刻，得到指定大小 的面板。
[0032] 所述面板制作如5厘米的超小汉字和图形时，先使用电脑将字中间拥挤的笔画部 分清除(方便以后装LED灯)，设计好字合适宽度的内扩边或外扩边，再延最外面的扩边将板 材进行切割雕刻，得到指定大小的面板。
[0033] 所述底板使用各种不同材质、不同厚度的板材。先使用电脑设计好字合适宽度的 内扩边或外扩边，再延最外面的扩边将板材进行切割雕刻，得到指定大小的底板。
[0034] 所述底板制作如5厘米的超小汉字和图形时，先使用电脑将字中间拥挤的笔画部 分清除，设计好字合适宽度的内扩边或外扩边，再延最外面的扩边将板材进行切割雕刻，得 到指定大小的底板。
[0035] 所述LED灯在制作较大且较厚的字时，以常规方式将LED模组灯以灯头正面向上 粘接在底板上。
[0036] 所述LED灯以常规方式灯头正面向上粘接在底板上的发光字光的作用原理为： LED灯的灯光在传播中的明暗度是有一定的衰减角度，最亮的一部分光直接作用于面板亚 克力，通过光折射大多数光都穿透亚克力到发光字外部（即发光字光的损失)，只有少数光 经面板反射行为作用于发光字内部，然后再次经过光的特性返回面板，夜晚我们所看到亮 着的发光字就是作用于亚克力面板上的效果。传统常规工艺的均光，作用在面板的效果如 附表3中所示 ：
[0037] 附表 3
[0038] LEB 葡发光罕外谬 謂 板 UfM Ψ4& -m&M f爾次ΛΚ到麗駿I ISW 藤ΤΛ fl(次 字面棱--- m ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... mm rm m&m mmmmmm _ 折射 藏後、罕边 再次謹萍· 棱 庙 --- 极____ 驅摄、yjs WKijpiua*
[0039] 所述LED灯制作如5厘米的超小汉字和图形时，使用可弯曲的LED灯带，将LED灯 带粘接在字边上。
[0040] 所述LED灯制作如5厘米的超小汉字和图形时，将手工焊接的LED灯以灯头朝向 底板，灯尾朝向面板，反向粘接在底板上。
[0041] 所述LED灯粘接在字边上和反向粘接在底板上的发光字光的作用原理为：光源由 LED灯发出直接作用于字边、底板、面板，一部分光经面板折射到字边、底板、装饰边条后产 生反射、漫反射、衍射最终再次作用于面板；另一部分光经字边、底板、装饰边条产生漫反射 后作用到面板，再由面板再次反射到字边、底板、装饰边条后产生反射、漫反射、衍射，循环 反复最终再次返回作用于面板。即光在面板、字边、底板、装饰边条之间的循环反复作用，形 成最终作用于面板的均匀分布的电滋波。其均光作用在面板的效果如附表4所示：
[0042] 附表 4
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[0044] 所述三维立体发光字及图形由装饰边条、字边、面板、底板、LED灯组成。先把装饰 边条粘接在面板上，将LED灯粘接在底板或字边上，再把字边粘接在底板上。最后将粘接有 装饰边条的面板和粘接有字边、内部装有LED灯的底板粘接。形成以字边厚度为高度的三 维空心几何体，即发光字。
[0045] 所述一种三维立体发光字及图形全部组件均采用胶粘，在应用中不会发生灰尘和 雨水从发光字各部件间的连接缝隙中进入发光字内部，使发光字的使用寿命更长。
[0046] 本发明的有益效果是：
[0047] 上述技术方案说明了本发明属于冷加工工艺，操作简单，用时短，大大提高了生产 效率和劳动生产力。在制作过程中实现了无模具、无吸塑、无焊接、无打磨、无金属折弯、无 喷漆等，实现了低噪音、无粉尘、无有毒气体、无辐射的绿色制作工艺，大量节约了电能与钢 材的耗费，取而代之的则是各种可循环使用的再生材料(如：回收的一次性发泡餐盒经再加 工后的发泡板材等)，且根据使用不同的材料使生产出的发光字重量更轻、成本更低、更加 安全、安装更加方便。是完全低碳、环保的制作工艺，产品可大可小，外形美观，有立体感，室 内户外均可使用，并且可以使用防水材料制作出防水发光字。广泛用于各种广告宣传牌以 及城市发光图形的亮化工程中。
[0048] 下面我们通过分析和实验数据做一个全国范围内钢材与电能节约量耗费的计 算：
[0049]目前，城市亮化采用的光源绝大多数已经是LED冷光源，广告行业显然是绿色照 明的先行者。但是，亮化广告字的制作过程却完全没有达到绿色级别。经过分析、实验数 据可以计算出。2012年中国中小企业+个体经营户已注册总数为5651万户，这其中是不 包括大型企业和无照经营户的，按大型企业占10%的比例计算，加上大型企业，2012年应有 6278. 88万工商注册户。其中亮化覆盖率60%左右，约为3767. 33万户。
[0050] 我们平均一下，每个工商户的广告牌按5个字来计算，每个字的大小按1平米计 算。以目前常用的制作工艺为例，见附表1，一个"酒"字的钢材用量约为：12.8千克，用电 约为：11. 1千瓦时。现在我们来计算全国广告牌已经亮化的工商户，制作广告字消耗的钢 材和电能有多少：
[0051] 钢材：37673300 户 X5 个 X 12. 8 千克=2411091200 千克=2411091. 2 吨（约 241 万 吨）
[0052] 电能：37673300户X5个X 11. 1千瓦时=2090868200千瓦时(约21亿千瓦时）
[0053] 如果换成本发明将耗材：钢材消耗为零，一个字只耗电1千瓦时
[0054] 电能：37673300户X 5个X 1千瓦时=188366500千瓦时(约1. 88亿千瓦时）
[0055] 我们做一个差额：
[0056] 电能：2090868200 -188366500 =1902501700 千瓦时（约 19 亿千瓦时）
[0057] 这意味着，如果将全国所有的亮化广告字换成本发明，将节约241万吨钢材和19 亿千瓦时电能，相当于减少二氧化碳(碳计）排放53. 27万吨。
[0058] 亮化广告牌平均5年更换一次，每年就有37673300户+5=7534660户，全国注 册工商户每年的平均增长率约为10%，量化覆盖率约为60%，即62788800户X10%X60%= 3767328户，每年新增户加旧牌更新户3767328 + 7534660 =11301988户（约1130万户），按 照过去的制作方法，每年制作亮化字所消耗的钢材和电能计算如下：
[0059] 钢材：11301988 户 X5 个 X 12. 8 千克=723327232 千克=723327. 23 吨（约 72. 3 万 吨）
[0060] 电能：11301988户X5个X 11. 1千瓦时=627260334千瓦时（约6. 27亿千瓦时）
[0061] 如果换成本发明将耗材：钢材消耗为零，一个字只耗电1千瓦时
[0062] 电能：11301988户X5个XI千瓦时=56509940千瓦时（约0· 56亿千瓦时）
[0063] 我们做一个差额：
[0064] 电能：627260334 - 56509940=570750394 千瓦时（约 5. 7 亿千瓦时）
[0065] 这意味着，如果全国范围内都采用本发明，每年将节约72. 3万吨钢材和5. 7亿千 瓦时电能，相当于减少二氧化碳(碳计）排放约1. 6万吨。
[0066] 这其中还不包含传统工艺中用完的一次性模具焚烧所带来的碳排放以及制作时 边角料的钢材耗费。
【专利附图】
【附图说明】
[0067] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步的详细说明。
[0068] 图1为本发明的外观示意图。
[0069] 图2为本发明装饰边条切割雕刻示意图。
[0070] 图3为本发明字边切割雕刻示意图。
[0071] 图4为本发明面板切割雕刻示意图。
[0072] 图5为本发明底板切割雕刻示意图。
[0073] 图6为本发明的侧视示意图。
[0074] 图7为本发明的小字装饰边条切割雕刻示意图。
[0075] 图8为本发明的小字字边切割雕刻示意图。
[0076] 图9为本发明的小字面板切割雕刻示意图。
[0077] 图10为本发明的小字底板切割雕刻示意图。
[0078] 图11为本发明的LED灯带粘接在字边示意图。
[0079] 图12为本发明的LED灯底板反向粘灯示意图。
【具体实施方式】 [0080] ：
[0081] 以"国"字为实施例：一种三维立体发光字及图形，如图1所示，本发明依次包括装 饰边条1、字边2、面板3、底板4、LED灯5。
[0082] 如图2所示，切割雕刻装饰边条1。
[0083] 如图3所示，切割雕刻字边2,目的使平面板材经过切割雕刻后形成一定厚度的字 边。
[0084] 如图4所示，切割雕刻面板3。
[0085] 如图5所示，切割雕刻底板4。
[0086] 将LED灯5以常规方式灯头向上粘接在底板4上，并将LED灯线引出、试亮。
[0087] 将字边2的背面和底板4粘接。
[0088] 将面板3粘接在字边2上面。
[0089] 将装饰边条1粘接在面板3上面。
[0090] 粘接上下隶属关系见图1和图6。
[0091] 制作长、宽分别小于10厘米，厚度小于3厘米的超小汉字和图形时，以"国"字为 实施例：一种三维立体发光字及图形，如图1所示，本发明依次包括装饰边条1、字边2、面板 3、底板4、LED灯5。
[0092] 如图7所示，切割雕刻装饰边条1。
[0093] 如图8所示，切割雕刻字边2,目的使平面板材经过切割雕刻后形成一定厚度的字 边。
[0094] 如图9所示，切割雕刻面板3。
[0095] 如图10所示，切割雕刻底板4。
[0096] 如图11所示，将可弯曲LED灯带5粘接在字边上，或如图12所示，将LED灯5灯 头朝向底板，灯尾朝向面板，反向粘接在底板上，并将LED灯线引出、试亮。目的使厚度小于 3厘米的发光字发光均匀。
[0097] 将字边2的背面和底板4粘接。
[0098] 将面板3粘接在字边2的上面。
[0099] 将装饰边条1粘接在面板3的上面。
[0100] 粘接上下隶属关系见图1和图6。
【权利要求】
1. 一种三维立体发光字及图形，其特征为：本发明包括装饰边条（1)、面板（3)、字边 (2) 、底板（4)、LED灯（5)，按设计切割雕刻制作出装饰边条（1)、面板（3)、字边（2)、底板 (4)，并依次粘接装饰边条（1)、面板（3)、字边（2)、底板（4)、LED灯（5)，形成内部装有LED 灯的三维空间几何体。
2. 根据权利要求1所述的一种三维立体发光字及图形，其特征是：装饰边条（1)覆盖在 面板（3)正面。
3. 根据权利要求1所述的一种三维立体发光字及图形，其特征是：字边（2)支撑在面板 (3) 背面与底板（4)正面之间。
4. 根据权利要求1所述的一种三维立体发光字及图形，其特征是：面板（3)覆盖在字边 (2)正面与装饰边条（1)背面。
5. 根据权利要求1所述的一种三维立体发光字及图形，其特征是：底板（4)覆盖在字边 (2)背面。
6. 根据权利要求1所述的三维立体发光字及图形，其特征是：LED灯（5)使用可弯曲 的LED灯带，将LED灯带粘接在字边上，使LED光均匀分布在发光字内部最终作用在面板 上。
7. 根据权利要求1所述的三维立体发光字及图形，其特征是：LED灯（5)灯头朝向底 板，灯尾朝向面板，反向粘接在底板上，使LED光能均匀分布在发光字内部最终作用在面板 上。
8. 根据权利要求1所述的三维立体发光字及图形，其特征是：面板（2)、字边（3)、底板 (4) 、LED灯（5)，各部件之间的连接全部采用胶粘接，形成内部装有LED灯的空腔三维空间 几何体发光字。
【文档编号】B44F3/00GK203895076SQ201320692066
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年11月6日 优先权日:2013年11月6日
【发明者】徐江波 申请人:徐江波