СИГНАЛЬНОЕ ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

СИГНАЛЬНОЕ ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО
Полезная модель относится к сигнальным онтическим устройствам, создающим нанравленное излучение, например, светофорам, которые используются в системах управлений движением различных видов транспорта.
Прототипом данной модели являются светофоры, описанные в статье David L. Evans LED technology in message signs and traffic signals, The Annual Review of Traffic Engineering and Advanced Traffic Management Systems, 1995. В этой публикации обсуждаются физические основы использования светодиодов ( СИД ) в светофорах, сравниваются СИД и лампы накаливания, надежность и деградация СИД, их спектральные характеристики.
Одним из недостатков указанного прототипа является отсутствие конструктивного решения расположения светоизлучающих диодов ( СИД ) на печатной плате с целью формирования равномерно излучающего светового поля и резкой границы излучающей площади сигналов различного типа ( например, периферийная часть круглых сигналов, изображения стрелок, пешеходов и т.п.).
Второй недостаток связан с отсутствием конструктивных решений о фиксировании положения оптических осей СИД.
В прототипе не решен вопрос об охлаждении корпуса СИД, что особенно важно для светофоров с больщим количеством светоизлучающих СИД (соответственно, сравнительно большим тепловыделением).
В прототипе не предусмотрено более полное использование возможностей СИД в части конструирования многоцветных светофоров на базе одной излучающей поверхности, а также в части конструирования светофоров в одном корпусе, регулирующих движение в противоположных направлениях.
В прототипе не рассматриваются схемы электропитания и управления СИД.
В прототипе не решен вопрос об обеспечении возможности наблюдения под большими углами сигналов светофора водителями транспортных средств, стоящих непосредственно перед светофором в дальних от светофора рядах.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, состоит в создании светофоров на СИД с равномерным контрастным изображением сигналов, фиксацией пространственного положения СИД на печатной плате, улучшение теплоотвода от корпусов СИД, многоцветных светофоров, обеспечении возможности наблюдения сигналов светофоров под большими углами, существенном расширении номенклатуры первичных и вторичных источников электропитания и приборов коммутации.
Предлагаемое устройство, как и в прототипе, содержит источник света,
выполненный в виде печатной платы, на лицевой поверхности которой с
определенной плотностью установлены СИД типичной цветности высокой яркости.
В предлагаемом устройстве возможно следующее расположение СИД:
1.СИД располагаются на печатной плате в узлах прямоугольной координатной сетки.
2.СИД располагаются на печатной плате на концентрических окружностях ( в узлах полярной координатной сетки ).
3.СИД располагаются на печатной плате в вершинах и центрах многоугольников ( пяти, шести и т.д.).
На фиг. 1 приведено типичное расположение СИД в узлах прямоугольной сетки (кроме периферийной части).
4. В предлагаемом устройстве с целью создания резкой границы, повторяющей форму отверстия или сигнала светофора, СИД на периферии сигнала располагаются с отступлением о принятой координатной сетки. На фиг. 1 приведено типичное расположение СИД в светофоре с круглым отверстием, на фиг. 2 - в светофоре типа стрелка.
МПК: F21Q3/00
приведено типичное расположение СИД в светофоре с круглым отверстием, на фиг. 2 - в светофоре типа стрелка.
5.В предлагаемом устройстве задача фиксации положения всех СИД решается путем размещения последних в отверстиях маски. На фиг. 3 показано поперечное сечение платы 1 с СИД 2 и маской 3. Данное конструктивное решение обеспечивает ориентацию СИД с точностью положения оптической оси последних перпендикулярно печатной плате не хуже 3 градусов.
6.Изготовление маски по п.5 толщиной 0,5..2,0 мм из материала с высокой теплопроводностью ( медь, алюминий и т.п. ) и окраска ее в черный цвет позволяет улучшить охлаждение корпуса СИД за счет существенного увеличения площади излучающей поверхности и излучательной способности последней.
7.В предлагаемом устройстве используются малые размеры источников света и способность СИД разных типов излучать свет разных цветов для создания многоцветных светофоров на одной излучающей поверхности. На фиг. 4 показан образец излучающей поверхности двухцветного светофора ( красный и зеленый ).Расположение СИД на печатной плате соответствует п.п. 1 и 4. Включение СИД производится поочередно, в случае одновременного включения происходит смешение цветов сигнала ( в приведенном примере смешанный цвет - желтый ). Заявляемое решение обеспечивает экономию корпусных деталей, защитных стекол и других элементов.
8.Для регулирования движения в противоположных направлениях с помощью светофоров, расположенных в одном корпусе, предлагается изготавливать светофор с двумя излучающими поверхностями. На фиг. 5 показан светофор типа Движение по реверсивной полосе, при этом на одной стороне расположен разрешающий сигнал ( зеленая стрелка ), а на другой - запрещающий ( красный крест ). Данное конструктивное решение обеспечивает существенную экономию корпусных деталей, снижает нагрузку на мачты и тросы крепления, т.е. удешевляет строительные конструкции опор и мачт.
9.Для обеспечения возможности наблюдения сигнала светофора под большими углами ( относительно оси, перпендикулярной излучающей поверхности светофора ) водителями транспортных средств, стоящих непосредственно перед светофором, особенно при многополосном движении, в конструкции светофора предусмотрено размещение на внутренней поверхности козырька ( на лицевой поверхности светофора ) отражателей. На фиг. 6 показан корпус светофора I, козырек 2 и отражатель 3. Отражатель 3 выполняется в правой ( левой ) части козырька в зависимости от принятой схемы движения ( правостороннее или левостороннее ). Отражатель может быть выполнен в виде съемного элемента, покрытия, пленки и т.п.
10.Так как использование емкостного балласта для электропитания светофора от сети переменного тока целесообразно, в основном, при малых потребляемых мощностях ( порядка 10 Вт и менее ), то в предлагаемом устройстве ( фиг. 7 ) группа последовательно соединенных СИД ( 4 ) включена параллельно к общим шинам, подключенным через диодный мост ( 3 ) к выходу электронного или обычного трансформатора ( 2 ), преобразующего напряжение питающей сети переменного тока ( 1 ) в пониженное напряжение повышенной или промышленной частоты.
П. В случае необходимости уменьшения ( например, в два раза ) излучаемого потока при сохранении равномерности поля излучающих светодиодов на прежнем уровне предлагается устройство электропитания ( фиг. 8 ), в котором группы последовательно соединенных СИД ( 3 ) включены встречно-параллельно выходу электронного или обычного трансформатора ( 2 ), преобразующнго напряжение питающей сети переменного тока ( 1 ) в пониженное напряжение повышенной или промышленной частоты.
12.С целью экономии количества электронных трансформаторов в предлагаемом устройстве ( фиг.9 ) с двумя группами СИД разной цветности используется один электронный ( или обычный ) трансформатор ( 2 ), питаемый от сети переменного тока ( 1 ), на выходе которого между группами СИД разной цветности (4)и(5)и трансформатором используется электронный диодно-транзисторный или ручной коммутатор ( 3 ), коммутируемый вручную или от блока управления ( 6 ).
13.С целью обеспечения независимости от промышленной сети как источника питания в предлагаемом устройстве ( фиг Л О ) с двумя группами СИД ( 3 ) и ( 4 ) электропитание осуществляется от автономного энергоносителя постоянного тока ( например, аккумулятора ) ( 1 ) через диодно-транзисторный мост или ручной коммутатор ( 2 ), управляемый вручную или от блока управления ( 5 ).
Большинство предлагаемых технических решений реализованы в опытных образцах светофоров, которые прошли межведомственные и эксплуатационные испытания и показали свою эффективность.