Фонарь хвостовой сигнальный светодиодный пассажирского вагона
LED TAIL LIGHT FOR A PASSENGER CAR

Изобретение относится к наружным светосигнальным приборам, установленным на пассажирских вагонах локомотивной тяги для обозначения хвоста поезда.
Из уровня техники известен фонарь концевой сигнальный светодиодный пассажирского вагона (RU, №66294, Доброборский Д.И., B61L 15/02, приоритет от 10.05.2007), содержащий корпус с окном для линзы, линзу, источник света в виде цепи последовательно соединенных светодиодов, установленных на светодиодной плате, зеркально отображающую форму линзы, установленной внутри корпуса напротив линзы и соединенной проводами со стабилизированным источником питания, покрытым герметиком, соединенным в свою очередь с электросетью вагона, и имеющим на задней стенке фонаря световой индикатор работоспособности. В данном устройстве используют линзу плоскую Френеля, которая закреплена на внешней стороне корпуса фонаря за счет герметика.
Из уровня техники известен выбран фонарь концевой сигнальный светодиодный пассажирского вагона (RU №72449, Доброборский Д.И., B61L 15/02, приоритет от 25.12.2007), содержащий корпус с окном для линзы, линзу, светоэлектронный блок (СЭБ), расположенный на задней стенке, совмещающий источник света в виде цепи последовательно соединенных светодиодов, установленных на дугообразной светодиодной плате, расположенной внутри СЭБ, напротив линзы, и соединенный проводами со стабилизированным источником питания, покрытым герметиком, закрепленным в СЭБ, соединенном в свою очередь с электросетью вагона, имеющим на задней стенке фонаря световой индикатор работоспособности, прокладку, расположенную между задней стенкой и корпусом
В качестве прототипа выбран фонарь концевой сигнальный светодиодный пассажирского вагона (патент №183 224, МПК B61L 15/02 заявка №2017141224, приоритет от 27.11.2017, патентовладелец Доброборский Давид Иосифович), в котором цепь последовательно соединенных светодиодов дополнительно шунтирована стабилитронами, внутри корпуса на линзе установлены уплотнительные прокладки из пластичного материала, кронштейны имеют отбортовки, упирающиеся в уплотнительные прокладки, при этом отношение хорды дугообразной светодиодной платы к ее длине составляет 0,8÷0,9, а угол наклона продольной оптической оси крайних светодиодов к нормали светодиодной платы находится в пределах 15÷25°. При этом в точку электрического соединения стабилизированного источника питания с электросетью вагона дополнительно внесен гидрофобный состав, а в пространство между стабилизированным источником питания и задней стенкой внесен герметик.
К недостаткам указанных конструкций, известных из уровня техники, можно отнести несоответствие ее световых характеристик требованиям, предъявляемым вновь введенным ГОСТ 34784-2021 «ПРИБОРЫ НАРУЖНОГО ОСВЕЩЕНИЯ И СВЕТОВОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА. Технические требования и методы контроля».
Задачей патента является разработка конструкции фонаря хвостового сигнального светодиодного, отвечающего требованиям ГОСТ34784-2021 в части обеспечения требуемых световых характеристик.
Техническим результатом заявленного устройства является многократное увеличение светосилы фонаря с обеспечением стабильности его работы за счет решения проблемы эффективного отвода излишнего тепла при использования светодиодов больше мощности.
Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что в фонаре хвостовом сигнальном светодиодном пассажирского вагона, содержащем корпус с окном для линзы, линзу, светоэлектронный блок (СЭБ), расположенный на задней стенке, совмещающий источник света в виде цепи последовательно соединенных светодиодов, установленных на светодиодной плате, расположенной внутри СЭБ на кронштейне, напротив линзы, согласно изобретению используют алюминиевую печатную светодиодную плату в виде ломаной кривой линии, состоящей из звеньев, в которой два крайних звена закреплены на кронштейне со смещением оси крепления, а на остальных звеньях размещены светодиоды с установленными на них коллиматорными линзами, а кронштейн снабжен обжимными элементами. При этом угол наклона звеньев алюминиевой печатной платы со светодиодами составляет 15°÷35° по отношению к задней стенке фонаря, коллиматорные линзы имеют угол рассеивания 20°÷40°, световой поток используемых светодиодов составляет 30÷50 лм, а центральное звено светодиодной платы может быть расположено параллельно задней стенке.
Решение задачи по обеспечению большей силы света фонаря, требует применения светодиодов, излучающих бóльший световой поток по сравнению с прототипом, при этом необходимо решить задачу отвода тепла и сохранения стабильности работы, а также обеспечение попадания светового потока светодиодов в фокусное расстояние линзы, поэтому использование алюминиевой печатной светодиодной платы в виде ломаной кривой линии, состоящей из звеньев, позволят эффективно обеспечить отвод тепла, а установка на светодиоды коллиматорных линз обеспечит требуемый световой поток, попадающий в фокус линзы, например, линзы Френеля, и требуемую силу света, а крепление крайних звеньев на кронштейнах со смещением оси крепления повысит устойчивость к отклонению оптических осей светодиодов от оптической оси линзы, в дополнение к фиксирующим обжимным элементам, находящимся на кронштейнах.
Экспериментально определенные: оптимальный угол наклона звеньев алюминиевой печатной платы со светодиодами - 15°÷35° по отношению к задней стенке фонаря, угол рассеивания 20°÷40° коллиматорных линз, при использовании со светодиодами, излучающими 30÷50 лм, позволяют получить требуемую силу света. Данные параметры наиболее целесообразны для обеспечения экономичности изготовления фонаря. Увеличение приведенных параметров не оказывает значительного влияния на увеличение силы света, а угол наклона звеньев определен исходя из практики установки СЭБ в ограниченном пространстве между фонарем и поверхностью вагона.
Устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен поперечный разрез фонаря; на фиг.2 показан ход лучей света в оптической системе фонаря и формирование светового пучка в сравнении с прототипом.
Фонарь хвостовой сигнальный светодиодный пассажирского вагона содержит корпус 1 и заднюю стенку 2. В корпусе 1 выполнено окно 3, в котором размещена линза 4. Светоэлектронный блок 5 (СЭБ) расположен на задней стенке 2 фонаря. СЭБ 5 совмещает в себе источник света в виде цепи последовательно соединенных светодиодов 6 с коллиматорными линзами 7, которые установлены на светодиодной плате 8. Светодиодная плата 8 расположена внутри СЭБ 5 на кронштейне 9 напротив линзы 4. Светодиодная плата 8 представляет собой алюминиевую печатную плату в виде ломаной кривой линии, состоящей из звеньев. Крайние звенья 10 светодиодной платы 8 закреплены на кронштейне 9 со смещением оси крепления, а также загнутыми обжимными элементами 11. Угол наклона звеньев алюминиевой печатной платы 10 со светодиодами может составлять 15°÷35° по отношению к задней стенке 2 фонаря, угол рассеивания коллиматорной линзы 7 может составлять 20°÷40°, а световой поток используемых светодиодов 6 может быть в интервале 30÷50 лм.
Фонарь используют следующим образом. Фонарь прикрепляют на штатное место, находящееся на торцевой стене пассажирского вагона. К СЭБ 5 на задней стенке подсоединяются питающие провода, например через клеммы. При подаче напряжения на СЭБ 5, например через электронный драйвер, последний подает на алюминиевую светодиодную плату 8, с находящейся на ней цепью последовательно соединенных светодиодов 6, строго нормируемый ток, величина которого ограничена нормируемыми параметрами силы света. Свет от светодиодов 6, собирается коллиматорными линзами 7 в пучок, попадает на линзу 4, которая и формирует нормируемую в горизонтальной плоскости силу света, испускаемого фонарем.
На фиг.2 показан ход световых лучей от светодиодной платы с пятью звеньями и с тремя светодиодами, излучающими световой поток около 45 лм каждый, соответственно, с углом наклона звеньев со светодиодами к задней стенке 2 фонаря, составляющим примерно 30°, к линзе 4, а также существенное приращение силы света по сравнению с прототипом. Выделяемое при работе светодиодов 6 избыточное тепло, частично рассеивается, частично отводится алюминиевой печатной платой 8 к металлическим кронштейнам через крайние, прикрепленный к ним звенья 10. Крепление светодиодной платы 8 к кронштейнам 9 осуществляется, через асимметрично расположенные отверстия, так и посредством обжимных элементов 11 на кронштейнах, что не позволяет плате 8 в процессе эксплуатации фонаря и ее нагрева отклоняться от фокуса линзы 4, искажая световой поток, уменьшая светосилу фонаря.
Сочетание перечисленных и взаимосвязанных элементов конструкции фонаря хвостового сигнального светодиодного позволяет добиться соответствия световых характеристик, требованиям ГОСТ34784-2021.
Специалисту в данной области техники очевидно множество других вариантов осуществления формулы технического решения, представленной в приведенном выше описании и чертежах, и возможны другие варианты выполнения в объеме предлагаемой формулы.