Светофор светодиодный (пешеходный, транспортный)
LIGHT-EMITTING DIODE TRAFFIC LIGHT (PEDESTRIAN, TRANSPORT)

Изобретение относится к технике световой сигнализации и может быть использовано для регулирования дорожного движения.
Известен светофор, состоящий из отдельных секций, предназначенных для передачи определенного сигнала. Каждая секция светофора содержит корпус с крышкой и противосолнечным козырьком. В крышке корпуса смонтировано оптическое устройство, состоящее из отражателя, цветного светофильтра, резинового кольца-уплотнителя и подвижного стакана с электролампой. При перемещении стакана нить лампы устанавливается в фокусе отражателя. Оптическое устройство крепится к крышке четырьмя лапками. В закрытом положении крышка удерживается двумя пружинными замками. В нижней секции установлена распределительная колодка для подключения питания и электромонтажа внутри светофора. Отражатели должны иметь заземление. (Ю.А. Кременец. Технические средства организации дорожного движения. - М.: Транспорт, 1990, с. 22-23).
Основным недостатком известного устройства является то, что противосолнечный козырек, используемый в светофоре, недостаточно эффективен и не обеспечивает в полной мере снижение фантомного эффекта. Это обусловлено тем, что в процессе работы светофора его секции могут отражать на участников дорожного движения лучи от солнца. При этом интенсивность отраженного светового сигнала может превышать по своему уровню интенсивность лучей, излучаемых самими секциями светофора. В этих условиях пешеходу либо водителю транспорта трудно определить, включена ли та или иная секция светофора или наблюдаются отраженные от секций солнечные лучи. В результате этого создаются помехи, которые могут привести к ДТП.
К недостаткам известного светофора можно отнести также сложность конструкции устройства, увеличенные габариты вдоль оси излучения секции светофора, а также высокую энергоемкость, что связано с использованием электрических ламп накаливания.
4
Известен также светофор, содержащий корпус с окном и козырьком. Внутри корпуса смонтированы источник света с цветной рассеивающей линзой и антифантомный элемент, выполненный в виде матовой поверхности, составляющей 40-60 % от площади цветной рассеивающей линзы (авт. св. SU №1494025, МПК G08G 1/095, 1986 г.). В известной конструкции светофора, при падении лучей солнца на рассеивающую линзу, свечение происходит только на нематовой поверхности рассеивающей линзы. Поскольку лучи солнца рассеиваются и поглощаются матовой поверхностью антифантомного элемента, то сам элемент остается затемненным.
Недостатком известного устройства является то, что в нем не исключен фантомный эффект, вызываемый отражением лучей солнца от обращенной наружу нематовой поверхности линзы. Кроме того, матовая поверхность антифантомного элемента уменьшает интенсивность излучаемого светового потока, что уменьшает дальность видимости сигнала светофора.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков с заявляемым изобретением является светофор светодиодный (пешеходный, транспортный) содержащий плоский пылевлагозащищенный корпус с передней прозрачной стенкой из антибликового поликарбоната, размещенная внутри корпуса печатная плата со светоизлучающими диодами и управляющей электроникой, а также клеммная колодка для подключения кабеля к внешней управляющей цепи (Сайт: www.belarus-export.ru/company/834/goods/1634 ПРОТОТИП).
Данный светофор разработан и запущен в серийное производство унитарным предприятием «Конструкторское бюро специальной техники» Белорусского государственного университета.
Недостатком известного устройства является то, что в нем в качестве антифантомного элемента используется прозрачная передняя стенка из антибликового поликарбоната, что не исключает образование световых бликов, вызываемых отражением лучей солнца от ее поверхности. В этих условиях пешеходу и водителю транспорта трудно определить, включена ли та или иная секция светофора или наблюдаются отраженные от поверхности прозрачной крышки солнечных лучей. В результате этого создаются помехи, которые могут привести к дорожно-транспортному происшествию.
Известно также и другое наиболее близкое техническое решение, которое по совокупности существенных признаков с заявляемым объектом, которое также может быть принято в качестве прототипа. Это транспортный светофор ПТ1.2M(D300мм) /ПТ1.1.(D200мм), содержащий плоский пылевлагозащищенный корпус с передней прозрачной стенкой из антибликового поликарбоната, размещенная внутри корпуса печатная плата со светоизлучающими диодами и управляющей электроникой, а также клеммная колодка для подключения кабеля к внешней управляющей цепи (Сайт: www.telemehanika.com, или сайт: best-stroy.ru/goods/24345).
Данный светофор выполнен с применением встроенных масок-козырьков (нанокозырьков) для каждого светодиода. Описание конструкции встроенных масок-козырьков в литературных и других источниках информации отсутствует. По факту в рассматриваемом устройстве нанокозырьки представляют собой элементарные линзовые ячейки (выемки), выполненные на поверхности передней прозрачной стенки, которые размещены соосно продольным осям светодиодов (по аналогии с патентом РФ 2308060, МПК G02B 3/08, 2001 г.).
Однако, как показала практика, наличие таких линзовых ячеек (нанокозырьков), размещенных как на поверхности прозрачной крышки, также не исключает образование фантомного сигнала, вызванного отражением лучей солнца от отражателя светодиодов, который смешивается со светофорным сигналом и вызывает осветление направленного светового потока от светофора. В результате создаются помехи, которые могут привести к дорожно-транспортному происшествию.
Техническим результатом заявленного технического решения является повышение безопасности транспортного движения за счет снижения влияния фантомного эффекта на основной спектр светофорного сигнала.
Технический результат достигается тем, что в известном светодиодном (пешеходном, транспортном) светофоре, содержащем плоский пылевлагозащищенный корпус с передней прозрачной стенкой, внутри которого размещены печатные платы с матрицами светодиодов, оснащенные электронной схемой управления, а также антифантомное устройство и клеммную колодку с кабелем для подключения к внешней управляющей цепи, антифантомное устройство выполнено в виде защитного экрана (маски) из светонепроницаемого листового материала, снабженного отверстиями под каждый светодиод, при этом печатные платы прикреплены к защитному экрану (маске) с тыльной ее стороны, а светодиоды печатной платы размещены в отверстиях защитного экрана (маски) таким образом, что верхняя кромка рефлектора каждого светодиода размещена на уровне задней стенки защитного экрана (маски), а фронтальная светоизлучающая ее часть размещена на уровне передней стенки защитного экрана (маски).
Технический результат достигается тем, что расстояние между защитным экраном (маской) и поверхностью печатной платы составляет преимущественно 5-8 мм.
Технический результат достигается также и тем, что светодиоды печатной платы размещены в отверстиях защитного экрана (маски) с зазором, составляющим преимущественно 0,2-0,5 мм.
Технический результат достигается и тем, что защитный экран (маска) выполнен из теплостойкого и устойчивого к ультрафиолету ненакапливающего заряд материала, например композитного материала - ADS-пластика, толщиной 3-4 мм, лицевая сторона которой имеет покрытие - «металлик черный (матовый)», а тыльная сторона - «металлик серый», при этом защитный экран (маска) размещен тыльной стороной - вовнутрь корпуса светофора, а лицевой темной стороной - наружу.
Технический результат достигается и тем, что электронная плата с антифантомным устройством и электронной схемой управления матриц светодиодов размещена в корпусе светофора между двумя полыми алюминиевыми рамками, охватывающими корпус светофора по внутреннему его контуру, при этом внутри каждой полой алюминиевой рамки размещен силикагель, сообщающийся со средой корпуса светофора через отверстия на внутренней боковой их поверхности.
Технический результат достигается также и тем, что расстояние между электронной платой и задней стенкой корпуса светофора составляет 15 мм, а расстояние от электронной платы до прозрачной лицевой части корпуса - 5-6 мм.
Технический результат достигается и тем, что все стыкующие между собой соединения корпуса светофора герметизированы по всему внешнему контуру силиконом типа «Bistrong».
Технический результат использования изобретения состоит в том, что оно, в сравнении с ближайшими аналогами, позволяет повысить безопасность транспортного движения за счет снижения влияния фантомного эффекта на основной спектр светофорного сигнала.
На фиг. 1 схематично показан светофор в двух проекциях; на фиг. 2 - схема размещения светодиодов в отверстиях защитного экрана (маски); на фиг. 3 - фрагмент верхней части корпуса светофора в разрезе.
Светофор (фиг. 1) содержит плоский пылевлагозащищенный корпус 1 с передней прозрачной стенкой 2. Внутри корпуса размещены печатные платы 3 с матрицами светодиодов 4, образующими секции красного 5, желтого 6 и зеленого 7 свечения. Там же размещены электронные схемы управления матрицами светодиодов 8 и антифантомное устройство, которое выполнено в виде защитного экрана (маски) 9, который в свою очередь выполнен из светонепроницаемого листового материала, например композитного материала - ADS-пластика. Защитный экран (маска) 9 (фиг. 2) содержит отверстия 10 под каждый светодиод 4. Печатные платы 3 прикреплены к защитному экрану (маске) 9 с тыльной ее стороны, при этом светодиоды 4 размещены в отверстиях 10 защитного экрана (маски) 9 таким образом, что верхняя кромка рефлектора 11 каждого светодиода 4 со светоизлучающим кристаллом 12 (фиг. 2) размещена на уровне задней стенки защитного экрана (маски) 9, а фронтальная светоизлучающая ее часть размещена на уровне передней стенки защитного экрана (маски) 9. При этом светодиоды 4 размещены в отверстиях 10 защитного экрана (маски) 9 с зазором, составляющим преимущественно 0,2-0,5 мм. В задней стенке 13 корпуса 1 (фиг. 1) размещена клеммная колодка 14 для подключения соединительного кабеля 15 к внешней управляющей цепи (внешняя управляющая цепь на рисунках не показана).
С целью обеспечения оптимального размещения элементной базы в корпусе светофора расстояние между защитным экраном (маской) 9 и поверхностью печатной платы 3 принято равным 5-8 мм, при этом расстояние между печатной платой 3 и задней стенкой 13 корпуса светофора 1 составляет 15 мм, а расстояние от печатной платы 3 до передней прозрачной крышки 2 корпуса 1 составляет 5-6 мм.
Для обеспечения надежной работы светофора в ее конструкции предусмотрено следующее:
- защитный экран (маска) 9 выполнен из теплостойкого и устойчивого к ультрафиолету ненакапливающего заряд материала, например композитного материала - ADS-пластика, толщиной 3-4 мм, лицевая сторона которой (по Госту) имеет покрытие - «металлик черный (матовый)», а тыльная сторона - «металлик серый», при этом защитный экран (маска) 9 размещен тыльной стороной - вовнутрь корпуса 1 светофора, а лицевой темной стороной - наружу;
- антифантомное устройство 9 с электронной платой 3 размещено в корпусе светофора 1 между двумя полыми алюминиевыми рамками 16 и 17, охватывающими корпус светофора 1 по его контуру, при этом внутри каждой полой алюминиевой рамки 16 и 17 (фиг. 1 и фиг. 3) размещен гранулированный силикагель 18, сообщающийся со средой корпуса светофора 1 через отверстия 19, предусмотренные на внутренней боковой их поверхности. Все стыкующиеся между собой элементы корпуса светофора 1 соединены между собой с помощью влагостойкого клея, а пространство между стенками 2 и 13 корпуса 1 и алюминиевыми рамками 16 и 17 по всему внешнему контуру заполнены слоем герметика 20. В данном случае в качестве герметика используется силикон типа «Bistrong».
Технический результат от использования изобретения состоит в том, что оно, в сравнении с ближайшими аналогами, позволяет повысить безопасность транспортного движения за счет снижения влияния фантомного эффекта на основной спектр светофорного сигнала.
В процессе работы светофора прямые солнечные лучи не могут попасть на отражатель (рефлектор) светодиодов, что исключает проявление фантомного эффекта.
В конструкции предлагаемого плоского транспортного и пешеходного светофора применены современные технологии, которые обеспечивают все технологические характеристики в сочетании с современным дизайном, надежностью и эффективностью при эксплуатации. Защитный экран (маски) матового черного цвета, с отверстиями под каждый светодиод, а также толщина маски и расстояние от основания светодиодов до защитного экрана (маски) подобраны таким образом, что прямые солнечные лучи в процессе работы светофора не могут попасть на отражатель (рефлектор) светодиодов, что исключает проявление фантомного эффекта. Испытания показали, что при любом угле падения прямых солнечных лучей цвет светофорного сигнала и яркостный контраст по всему полю основного сигнала светофора не меняется. При этом налипание снега на светофорах не происходит, так как налипающий снег скользит вниз по гладкой лицевой поверхности светофора, выполненного из современного ударопрочного и стойкого к ультрафиолетовому излучению, прозрачного листового поликарбоната.
Герметичность конструкции светофора, а также отсутствие общего козырька обеспечивает самоочищение лицевой поверхности естественными осадками.
Таким образом, благодаря особенности выполнения антифантомного устройства изобретение позволяет повысить безопасность транспортного движения за счет снижения влияния фантомного эффекта на основной спектр светофорного сигнала. При этом одновременно повышается эффективность и надежность работы светофора.