СИГНАЛЬНОЕ ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

СИГНАЛЬНОЕ ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО
Полезная модель относится к стационарным или переносным оптическим сигнальным и информационным устройствам, например, к светофорам, применяемым для регулирования движения автотранспорта. В некоторых случаях требуется сформировать светящийся символ определенной формы и цвета, например в автодорожных светофорах это - дополнительная секция в виде зеленой стрелки, символы пешеходных светофоров - зеленые либо красные человеческие фигурки.
Стандартный дорожный светофор 1 имеет источник белого света (обычно - дампа накаливания), установленный в фокусе зеркального рефлектора и цветное защитное стеклорассеиватель, служащее одновременно оптическим фильтром и формирующее вместе с рефлектором осесимметричную диаграмму направленности и спектральный состав пучка излучения. Форму символа обычно задают нанесением на внутреннюю поверхность защитного силикатного стекла черной непрозрачной краски с прозрачными окнами в виде требуемых символов. В некоторых случаях вплотную к вну1ренней поверхности защитного стекла располагают маску требуемой формы из тонкого листового материала, покрытого черной матовой краской.
Указанная конструкция обладает следующими недостатками:
1)долговечность ламп накаливания в режиме частых включений не превышает 1000 часов, что приводит к высоким эксплуатационным расходам;
2)использование рефлектора и цветного стекла-рассеивателя создает возможность возникновения ложного сигнала при засветке от низкорасположенного Солнца;
3)неэкономично расходуется электроэнергия, т.к. равномерно засвечивается вся площадь защитного стекла, тогда как полезную информацию несет только его меньшая прозрачная часть в виде изображаемого символа;
MnK:F21Q3/00
4) используемые для нанесения символов краски недостаточно долговечны вследствие слабой адгезии к силикатному стеклу.
Известен светофор на основе светоизлучающих диодов (СИД) 2, в котором бесцветное защитное стекло без рассеяния пропускает излучение СИД, на нем отсутствуют какиелибо покрытия, а форма требуемого символа задается расположением самих СИД на плате при их достаточной высокой плотности по поверхности символа.
К недостаткам этой конструкции следует отнести трудности изображения достаточно сложных символов (фигурка человека) при ограниченном числе предназначенных для этого СИД (около 30 штук в сигнале зеленого цвета «ИДИ). Кроме того возникает нечеткость, размьггость изображения символа даже при незначительном загрязнении защитного стекла, его нечеткое восприятие при наблюдении под углом.
Известен также светофор на основе СИД 3, в котором защитное стекло имеет линзовую регулярную растровую систему, однако в этом техническом решении не описана конструкция защитного стекла с изображением графических символов и, кроме того, не указаны соотношения параметров оптического растра и расстояния от СИД до защитного стекла с шагом СИД на плате излучателя.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, состоит в создании надежного и экономичного светосигнального устройства, отличающегося улучшенными характеристиками восприятия (равномерная яркость свечения, отсутствие ложного сигнала при низкорасположенном Солнце, высокая яркость и чёткость символа при наблюдении под углом).
Предлагаемое устройство содержит печатную плату с расположенными на ней СИД необходимой цветности и бесцветное защитное стекло с линзовой растровой системой На внутреннюю либо наружную поверхность защитного стекла нанесено непрозрачное лакокрасочное либо пленочное покрьггие, и прозрачные окна в нем изображают требуемый символ.
Расстояние  между светодиодами и защитным стеклом S, угол излучения СИД ф, среднее расстояние между СИД на плате в вертикальном и горизонтальном направлениях Lj и L2, фокусные расстояния линз растровой системы fj и f2, а также апертуры этих линз di и d2 двух упомянутых направлениях связаны следующими соотношениями;281§ф/2 Ь1, 2Stg9/2 L2, , . При этом максимальное расстояние от периферийных СИД до контура символа не превышает Li/2 и L2/2 в двух упомянутых направлениях.
Для увеличения яркости символа при наблюдении его под некоторым углом и для улучщенр1я равномерности свечения по его поверхности в промежутке между СИД и защитным стеклом по всему контуру символа располагается отражатель, выполненный в виде зеркальной либо диффузной цилиндрической отражающей поверхности, образующая которой параллельна оптической оси СОУ. В случае, если контур символа имеет сложную форму, контур отражателя в упрощенном виде повторяет контур символа.
Для совмещения в одном корпусе, на одной плате и на одном защитном стекле 2-х и более светящихся символов различных монохромных цветов так, что изображения этих символов пересекаются, покрытие, изображающее каждый символ на защрггном стекле, должно иметь коэффициент пропускания ,1 на длине волны излучения изображаемого символа и ,9 на длинах волн остальных символов, а отражатели каждого из символов, пересекающие площадь других, выполнены в виде двухсторонних отражающих пластин.
На фиг. 1 показан контур изображаемого символа (1), расположеннью на плате напротив этого контура СИД (2), LI и L2 - расстояния между СИД на плате в вертикальном и горизонтальном направлении, MI и М2 - расстояния от периферийных СИД до контура символа, который в этом случае совпадает с контуром отражателя.
На фиг. 2 показан контур отражателя (2), который в упрощенном виде повторяет контур символа (1).
На фиг. 3 показана оптическая схема СОУ. Здесь (4) - плата, (5) - защитное стекло, (6) - непрозрачное покрытие, (7) - отражающая поверхность отражателя.
На фиг. 4 показано расположение СИД и контуров символов в случае двух пересекающихся символов различного цвета. Здесь (1) - СИД зеленого цвета, (2) - СИД красного цвета, (3) - двухсторонние отражающие пластины.
На фиг. 5 показаны кривые пропускания покрьггнй защитного стекла для изображения двух символов. Здесь (1) - кривая пропускания для символа зеленого цвета, (2) - кривая пропускания для символа красного цвета.
Расположение СИД на плате с определенной средней плотностью в вертикальном и горизонтальном направлениях и связь шагов в этих направлениях с параметрами растровой системы обеспечивает нужное угловое распределение силы света и общую равномерность яркости символа по поверхности защитного стекла. Соблюдение максимального расстояния от периферийных СИД до контура символа и размещение между СИД и защитным стеклом по контуру символа отражателя позволяет, за счет отражения части излучения близлежащих к контуру символа СИД, улучщить равномерность и яркость свечения символа вблизи его границ, особенно при наблюдении под некоторым углом.
При изображении 2-х и более пересекающихся символов разных монохромных цветов на одном защитном стекле на печатной плате СИД каждого цвета располагаются внутри контура своего символа, а отражатели каждого из символов, пересекающие-площадь другого, выполнены в виде двухсторонних отражающих пластин. При этом лакокрасочное либо пленочное покрытие на защитном стекле должно быть достаточно оптически плотным для излучения СИД, подсвечивающих свой символ, и достаточно оптически прозрачным для излучения СИД других символов. При поочередном включении СИД каждого из цветов на защитном стекле наблюдается требуемый символ соответствующего цвета.
чество СИД на плате за счет оптимального формирования заданной угловой диаграммы направленности оптического излучения СОУ в целом, что позволило снизить стоимость и энергопотребление секций светофора, значительно улучшить равномерность яркости символов, особенно при их наблюдении под некоторым углом. Литература:
1.ГОСТ 25695-91. Светофоры дорожные. Типы. Основные параметры.
2.Свидетельство на полезную модель № 4801 Сигнальное оптическое устройство, 16 августа 199Jr.
3.Свидетельство на полезную модель № 6598 Оптическое сигнальное устройство, 16 мая 1998г.