КОМПЛЕКТ ЛИНЗОВЫЙ ДЛЯ СВЕТОФОРА

Полезная модель относится к сигнальным устройствам, а именно, к светофорам для железнодорожного транспорта, предназначенным для формирования и подачи регулируемого направленного светового потока определенной цветовой гаммы при организации движения железнодорожного транспорта.
Известен комплект линзовый для светофора (см. патент Российской Федерации №34133, заявка №2003125987/20 от 26.08.2003 г., опубл. 27.11.2003 г., МКИ B61L 5/18), который содержит корпус с установленным в нем источником света, наружной и внутренней линзами. В известном устройстве в качестве источника света используется лампа накаливания, наружная линза - прозрачная и выполнена из ударопрочного оптического материала (поликарбоната), внутренняя линза, выполняющая роль светофильтра, обеспечивающего придание световому потоку определенной цветности, выполнена из оптического материала, плотность которого меньше плотности стекла.
Недостатком известного устройства является то, что, использование для внутренней линзы оптического материала, плотность которого меньше плотности стекла, ввиду его низкого коэффициента пропускания, приводит к уменьшению дальности распространения светового потока. Уменьшение расстояния видимости сигнала светофора является негативным явлением и при определенных погодных условиях, например в тумане, и при большой скорости движения подвижного состава, может привести к аварийным ситуациям.
Кроме того, при попадании на внутреннюю линзу-светофильтр прямых солнечных лучей происходит фантомная засветка светофора из-за того, что светофор отсвечивает цветом светофильтра. Это приводит к ложному «свечению» светофора, что также может привести к возникновению аварийной ситуации.
Использование в качестве источника света лампы накаливания не обеспечивает необходимое качество свечения светофора. Это объясняется тем, что для лампы накаливания характерным параметром является время ее вхождения в «режим накаливания». И в этот временной период, а также в случае падения напряжения в сети или из-за паразитных наводок в питающих кабелях, лампа накаливания не дает белый свет и видимый цвет светофора искажается. Таким образом, не обеспечиваются необходимые характеристики цвета, что также может привести к аварийной ситуации.
Кроме того, нить накаливания лампы конструктивно размещена не в центре оптической системы из-за особенности ее формы, что приводит к расфокусировки луча, что в свою очередь отрицательно влияет на формирование узконаправленного светового потока и дальность проникновения светового потока, что снижает эффективность работы устройства.
Предложенное устройство ненадежно и малоэффективно в виду того, что в процессе эксплуатации известного светофора с линзами из предложенных материалов происходит «выгорание» светофильтра и не обеспечиваются качественные характеристики необходимого цвета светофора.
Кроме того, гарантийный срок службы лампы накаливания небольшой и составляет 1000 час. Малый срок службы приводит к необходимым частым ее заменам. Малый срок межрегламентного технического обслуживания определяет большую эксплуатационную стоимость известного устройства.
Таким образом, известное устройство имеет низкую надежность и эффективность работы и высокую эксплуатационную стоимость.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является комплект линзовый для светофора, известный из технических условий «Комплекты светофильтров-линз и линз для линзовых светофоров железнодорожного транспорта» ГОСТ 11947-90 (Издательство стандартов, 1990, стр.3, 4), который содержит корпус с установленным в нем источником света, наружной и внутренней линзами. Этот линзовый комплект КЛК 160, предназначенный для железнодорожного карликового светофора. В известном устройстве в качестве источника света используется лампа накаливания, наружная линза - прозрачная и выполнена из силикатного оптически прозрачного стекла, внутренняя линза, выполняющая роль светофильтра, обеспечивающего придание световому потоку определенной цветности, выполнена из монохромного стекла.
Недостатком известного устройства является то, что, использование внутренней линзы из монохромного стекла при определенных условиях приводит к ложному «свечению» светофора. При попадании на внутреннюю линзу-светофильтр прямых солнечных лучей происходит фантомная засветка светофора, т.е. светофор отсвечивает цветом светофильтра, что может привести к возникновению аварийной ситуации и делает известное устройство ненадежным.
В процессе эксплуатации известного светофора монохроматическая внутренняя линза «выгорает» и не обеспечиваются качественные характеристики необходимого цвета светофильтра, свидетельствующее о том, что известное устройство является ненадежным и малоэффективным.
Использование в качестве источника света лампы накаливания не обеспечивает необходимое качество свечения светофора. Это объясняется тем, что для лампы накаливания характерным параметром является время ее вхождения в «режим накаливания». И в этот временной период, а также в случае падения напряжения в сети или из-за паразитных наводок в питающих кабелях, лампа накаливания не дает белый свет и видимый цвет светофора искажается. Таким образом, не обеспечиваются необходимые характеристики цвета, что также может привести к аварийной ситуации, что свидетельствует о ненадежности известного устройства.
Кроме того, нить накаливания лампы конструктивно размещена не в центре оптической системы из-за особенности ее формы, что приводит к расфокусировки луча и в свою очередь отрицательно влияет на формирование узконаправленного светового потока и дальность проникновения светового потока, что снижает эффективность работы устройства.
Кроме того, гарантийный срок службы лампы накаливания небольшой и составляет 1000 часов. Малый срок службы приводит к необходимости частых ее замен. Малый срок межрегламентного технического обслуживания определяет большую эксплуатационную стоимость известного устройства.
Таким образом, известное устройство имеет низкую надежность и эффективность работы и высокую эксплуатационную стоимость.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствования комплекта линзового для светофора, в котором путем одновременного нового выполнения известных конструктивных элементов и применения новых материалов для их изготовления обеспечивается формирование мощного узконаправленного светового потока определенной устойчивой цветности путем создания оптимального распределения светового потока по поверхности преломляющей линзы, за счет чего, повышается эффективность и надежность работы устройства, обеспечивается улучшение его эксплуатационных характеристик.
Поставленная задача решается тем, что в комплект линзовый для светофора, содержащим корпус с установленным в нем источником света, наружной и внутренней линзами, новым, в соответствии с полезной моделью, является то, что в качестве источника света используется светодиод монохроматического излучения с углом свечения более 100°, характеризующийся величиной светового потока не менее 3 лм, а внутренняя линза выполнена оптически прозрачной. Новым также является то, что внутренняя линза выполнена из бесцветного силикатного технического стекла, обеспечивающего показатель преломления nd=1,530+0,005.
Причинно-следственная связь между совокупностью признаков заявляемой полезной модели и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.
Одновременное использование в качестве источника света светодиода с заявляемой величиной светового потока и заявляемым углом его свечения, выполнение внутренней линзы прозрачной, приводит к повышению эффективности и надежности работы устройства, при этом обеспечивается улучшение его эксплуатационных характеристик.
Это поясняется следующим.
Использование в качестве источника света светодиода позволяет разместить его точно в центре оптической системы, что обеспечивает фокусировку луча до 2° (при допустимом угле отклонения луча в соответствии нормативными требованиями - 4°). Одновременное использование в качестве источника света светодиода с углом свечения более 100°, характеризующегося величиной светового потока не менее 3 лм, и выполнение внутренней линзы оптически прозрачной приводит к полному и эффективному использованию поверхности линзы, преломляющей монохроматический световой поток. При этом осуществляется формирование устойчивого узконаправленного светового потока с улучшенными показателями осевой силы света.
Кроме того, использование в качестве источника света светодиода и выполнение внутренней линзы оптически прозрачной обеспечивает стабильность цветовых характеристик света. Светодиод обеспечивает яркость и силу свечения, а использование в устройстве прозрачной внутренней линзы обеспечивает прохождение светового потока сквозь нее без потерь, что позволяет достичь, показателей осевой силы света, превышающих значения показателей регламентируемых нормативной отраслевой документацией (по красному цвету, например, до 130%).
Кроме того, использование в качестве источника света светодиода обеспечивает значительное улучшение его эксплуатационные характеристик, так как гарантийный срок службы светодиода - 7000 часов, что значительно продлевает срок межрегламентного технического обслуживания устройства.
Одновременное использование в качестве источника света светодиода с углом свечения более 100°, характеризующимся величиной светового потока не менее 3 лм, и выполнение внутренней линзы оптически прозрачной позволяет повысить надежность устройства, так как, в отличие от прототипа, позволяет избежать фантомной засветки светофора (светофор не отсвечивает определенным цветом при попадании на него прямого солнечного света).
Также в процессе эксплуатации светофора остается стабильной интенсивность монохроматического излучения светодиода, которая гарантированно стабильна у светодиода в течении всего срока службы.
Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает высокую надежность и эффективность работы, обеспечивается улучшение его эксплуатационных характеристик.
Были проведены испытания комплекта линзового для светофора, в котором использованы две прозрачные линзы из прозрачного силикатного технического стекла с показателем преломления nd=1,530±0,005, а в качестве источника света использован светодиод, излучающий световой поток красного цвета (длиной волны 622 нм), характеризующийся размером светового потока 3 лм, с углом свечения 60°, 80°, 100°, 110° и 120°. Данные приведены в таблице.
Цвет
Осевая сила света, кд
ГОСТ 11947-90
Результаты испытаний
Угол свечения, град.
60
80
100
110
120
Красный
1000
540
780
2340
2100
1780
При использовании светодиода с углом свечения меньшим, чем 100° для фокусировки светового потока используется не вся поверхность внутренней прозрачной линзы. В соответствии с этим эффективность работы устройства снижается, показатели осевой силы света светофора получены низкие.
При использовании светодиода с углом свечения большим, чем 100° для фокусировки светового потока используется вся поверхность внутренней прозрачной линзы и эффективность работы устройства высокая. Поэтому показатели осевой силы света светофора получены относительно высокие. Но за счет потерь излучения показатели являются ниже показателей осевой силы света при использовании светодиода с углом свечения близкого к 100°.
Эксперементально установленно, что наилучшие показатели осевой силы света обеспечиваются при использование в качестве источника света светодиода красного монохроматического излучения, характеризующимся величиной светового потока 3 лм и с углом свечения 100°.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 схематично изображен комплект линзовый для светофора.
Комплект линзовый для светофора содержит корпус 1 в виде кольца, на котором размещены прозрачная наружная линза 2 и прозрачная внутренняя линза 3. Линзы 2, 3 выполнены из бесцветного силикатного технического стекла, обеспечивающего показатель преломления nd=1,530+0,005. К корпусу 1 прикреплен держатель 4, на котором установлен источник света - светодиод 5 определенной цветности, характеризующийся величиной светового потока не менее 3 лм с углом свечения более 100°, соединенный с блоком 6 управления, который также установлен на держателе 4. При этом светодиод определенного цвета характеризуется определенной длиной волны. Например, красный цвет характеризуется длиной волны 622-630 нм, зеленый - 500-560 нм, синий - 400-480 нм, желтый - 576-615. Белый цвет светодиода характеризуется температурой цвета 2900-6500 К.
Предложенное устройство работает следующим образом.
С блока 6 управления светодиодом подается электрический сигнал на светодиод 5. От светодиода 5 исходит поток светового излучения определенного цвета, который проходит через оптически прозрачную внутреннюю линзу 2 и оптически прозрачную линзу 3. С помощью оптической системы осуществляется преобразование светового потока, излучаемого светодиодом 5 в узконаправленный луч определенного цвета (красный, желтый, зеленый, синий, лунно-белый) с фокусировкой до 2°, распространяющийся в окружающую среду.