RU16190U1 - SIGNAL OPTICAL DEVICE AND MODULE WITH THIS SIGNAL OPTICAL DEVICE - Google Patents

Abstract

Сигнальное оптическое устройство и модуль с этим сигнальным оптическим устройствомSignal optical device and module with this signal optical device

Группа полезных моделей относится к технике световой Сигнализаций и может быть использована для изготовления светофоров, применяемых для регулирования дорожного движениями других аналогичных осветительных устройств и приборов.A group of utility models relates to the technique of light Signaling and can be used to make traffic lights used to control traffic of other similar lighting devices and devices.

Сигнальное оптическое устройство(СОУ) содержит основание со светоизлучающимй диодами (СИД) и общий для них линзовый элемент СИД расположены так, что угол расходимости их излучения охватывается апертурным углом линзового элемента СОУ является частью модуля и установлено в его корпусе Корпус имеет коробообразную форму, сужающуюся к основанию, и изнутри армирован радиатором. Линзовый элемент СОУ приварен к корпусу герметичным швом с образованием герметичного узла, заполненного инертным газом. Внутри узла установлен источник питания. За линзовым элементом расположен рассеиватель, а между ними - маска. Рассеиватель закреплен на корпусе разъемным байонентным соединением. Данный модуль является недорогим, компактным и удобным в эксплуатации Его можно использовать в различных модификациях светофоров на СИД, а также модернизировать ламповые светофоры(2 н п.ф, 5 ил).The signal optical device (SDA) contains a base with light emitting diodes (LEDs) and the common LED lens element is arranged so that the angle of divergence of their radiation is covered by the aperture angle of the lens element of the SDA is part of the module and installed in its housing. The housing has a box-like shape, tapering to base, and inside reinforced with a radiator. The SOU lens element is welded to the body with a sealed seam to form a sealed assembly filled with inert gas. A power supply is installed inside the unit. A diffuser is located behind the lens element, and a mask is located between them. The diffuser is mounted on the housing with a detachable bayonet coupling. This module is inexpensive, compact and easy to use. It can be used in various modifications of LED traffic lights, as well as to upgrade lamp traffic lights (2 n. F, 5 il).

Description

Сигнальное оптическое устройство и модуль с этим сигнальным оптическим устройствомSignal optical device and module with this signal optical device

Группа полезных моделей относится к технике световой сигнализации и может быть использована для изготовления светофоров, применяемых для регулирования дорожного движения и других аналогичных осветительных устройств и приборовA group of utility models relates to the technique of light signaling and can be used for the manufacture of traffic lights used for traffic regulation and other similar lighting devices and devices

Известны осветительные устройства светофоров, состоящие из ламп накаливания, отражателя и цветной рассеивающей линзыKnown lighting devices for traffic lights, consisting of incandescent lamps, a reflector and a colored diffusing lens

Известен светофор содержащий источник света раслоложенньгй внутри корпуса в держателе и выполненный в виде модулей лазеров (Россия, полезная модель № 12675, B61L 5/18, G08G 1/095/заявка № 99116814/20 от 03.08.99 г.. опубликовано 27.01.00 г в бюллетене ьИПМ №3).Known traffic light containing a light source located inside the housing in the holder and made in the form of laser modules (Russia, utility model No. 12675, B61L 5/18, G08G 1/095 / application No. 99116814/20 of 03.08.99, published on 01/27/00 g in the bulletin IPM number 3).

Недостатки известных конструкций такого типа заключаются в низкой надежности и больших эксплуатационных расходахThe disadvantages of known designs of this type are low reliability and high operating costs

Известно схемное решение сигнального оптического устройства (СОУ), состоящее из нескольких светоизлучающих диодов (СИД),A known circuit design of a signal optical device (SOU), consisting of several light emitting diodes (LEDs),

мкп F2iB2/oo:6/oo:8/oo: 16/66;MKP F2iB2 / oo: 6 / oo: 8 / oo: 16/66;

308G 1/095, 1/0955, B61L 5/12,5/18308G 1/095, 1/0955, B61L 5 / 12.5 / 18

закрепленных на общем основании причем для каждого из СИД соосно с ним расположена своя формирующая система (ФОС) (Россия, полезная модель № 10836. F21Q 3/00, заявка № 98118150/20. от 02.10 98 г, опубликована 16.08.99 в бюллетене ПМПО №8).fixed on a common basis, and for each of the LEDs its own forming system (FOS) is located coaxially with it (Russia, utility model No. 10836. F21Q 3/00, application No. 98118150/20. dated 02.10 98 g, published on 08.16.99 in the PMPO newsletter No. 8).

Данное СОУ выбрано за прототип части схемного решения группы заявляемых полезных моделейThis SOU is selected as the prototype of the part of the circuit solution of the group of the claimed utility models

Кроме того известно оптическое сигнальное устройство состоящее из корпуса, внутри которого расположены источники на светоизлучающих диодах (СИД), рассеивателя и задней стенки. Корпус выполнен в виде рамы квадратной, прямоугольной, круглой, овальной или иной формы Рассеиватель. источник света и задняя стенка образуют с помощью дистанционных элементов герметичный конструктивный узел-пакет СИД источника света расположены так, что включением одних или других СИД посредством блока управления обеспечивается высвечивание разных по изображению сигналов Герметичность пакета обеспечивается по периметру пакета, например, заливкой герметизирующим составом. Пакет заполнен прозрачной для излучения средой с отличным от воздуха коэффициентом теплопередачи. (Россия, полезная модель № 12455, F21S 15/00. заявка № 99118391/20. от 240899 г., опубликована 100100 г. в бюллетени БИПМ № 1). фун заяв 1ричем рассеиватель в данной полезной модели выполняет ию защитного стекла Данная полезная модель выбрана за прототип констпукции яемой группы полезных моделей К недостаткам прототипов можно отнести 1.Все СИД расположены в фокальных ллоскостях оптических элементов ФОС При наличии нескольких светоиэлучающих диодов ФОС состоит из нескольких линз, оптические оси которых должны совпадать с оптическими осями соответствующих СИД. Реализация такого линзового элемента достаточно сложна 2.Кроме того, для сигнального устройства с большой апертурой (большим световым диаметром всего COY) размер основания с СИД практически совладает с размером апертуры ФОС и конструкцию модуля с таким устройством сложно вписать в широко применяемые сейчас традиционные ламповые светофоры 3.Конструкция корпуса усложнена и состоит из нескольких элементов (корпуса в виде рамы, задней стенки дистанционных элементов)In addition, an optical signal device is known consisting of a housing, inside of which there are sources on light emitting diodes (LEDs), a diffuser and a back wall. The case is made in the form of a square, rectangular, round, oval or other shape frame. Diffuser. The light source and the rear wall form, using remote elements, a sealed structural assembly-package LEDs of the light source are arranged so that the inclusion of one or the other LEDs by the control unit ensures that the signals of different images are illuminated. The tightness of the package is ensured along the perimeter of the package, for example, by filling with a sealing compound. The bag is filled with a radiation-transparent medium with a heat transfer coefficient different from air. (Russia, utility model No. 12455, F21S 15/00. Application No. 99118391/20. Of 240899, published 100,100 in the BIPM Bulletins No. 1). fun claim 1, the diffuser in this utility model performs protection glass. This utility model is selected as a prototype for the design of a group of utility models. One of the disadvantages of the prototypes is 1. All LEDs are located in the focal planes of the optical elements of the FOS. In the presence of several light-emitting diodes, the FOS consists of several lenses, whose optical axes must coincide with the optical axes of the corresponding LEDs. The implementation of such a lens element is quite complicated 2. In addition, for a signal device with a large aperture (large light diameter of only COY), the size of the base with LEDs practically coincides with the size of the FOS aperture and the design of the module with such a device is difficult to fit into traditional lamp lights that are now widely used 3 . The housing design is complicated and consists of several elements (the housing in the form of a frame, the rear wall of the distance elements)

эксплуатации В случае поломки рассеивателя придется нарушать целостность всей конструкцииIn the event of a breakdown of the lens, the integrity of the entire structure will have to be violated.

5.Использование блока управления СИД для высвечивания в светофорах разных по изображению символов сигналов) значителы-10 удорожает устройство.5.Using the LED control unit for displaying traffic signals of different image symbols) means-10 increases the cost of the device.

6.Заполнение герметичного пакета средой, отличной от воздуха, мера трудоемкая и недостаточная по недопущению его перегрева, особенно для модуля на сверхярких СИД При этом возможно выпадение росы внутри герметичного узла -- пакета6. Filling a sealed bag with a medium other than air, a time-consuming and insufficient measure to prevent it from overheating, especially for a module with super-bright LEDs. In this case, dew may fall inside the sealed unit - a package

Задача заявляемой группы полезных моделей заключается в создании более экономичного устройстваThe task of the claimed group of utility models is to create a more economical device

Для решения поставленной задачи заявляется группа полезных моделей. Заявлено сигнальное олтическое устройство (СОУ), содержащее светоизлучающие диоды (СИД), закрепленные на общем основании, и формирующую оптическую систему (ФОС),To solve this problem, a group of utility models is claimed. The claimed signaling optical device (SOU) containing light emitting diodes (LEDs), mounted on a common base, and forming an optical system (FOS),

От прототипа (СОУ) отличается тем, что ФОС, являясь общей для всех СИД, состоит из одного линзового элемента, каждый СИД имеет двойной угол расходимости излучения равный или больше по уровню 0,5 осевой силы света, при этом все СИД расположены таким образом, что расстояние S от них до фокальной плоскости линзового элемента определяется выражением:It differs from the prototype (SDA) in that the FOS, being common to all LEDs, consists of one lens element, each LED has a double angle of divergence of radiation equal to or greater than the level of 0.5 axial luminous intensity, while all LEDs are arranged in such a way that the distance S from them to the focal plane of the lens element is determined by the expression:

S (n-1)/2xLxtge, гдеS (n-1) / 2xLxtge, where

n - число СИД в поперечном сечении основания с максимальнымn is the number of LEDs in the cross section of the base with the maximum

количеством СИД;number of LEDs;

L - среднее расстояние между СИД в данном сечении;L is the average distance between the LEDs in a given section;

© -половинный угол излучения СИД по уровню 0,5 от его максимальной© - half angle of LED emission at a level of 0.5 of its maximum

мощности.power.

При выполнении этой части группы полезных моделей достигается упрощение е следовательно удешевление конструкции за счет сокращения числа оптических элементов. Такой технический результат достигается тем, что все СИД, закрепленные на общем основании, имеют угол расходимости излучения по уровню 0,5 осевой силы света равный или больше 40 и установлены на таком расстоянии S от фокальной плоскости линзового элемента, что угол расходимости всех СИД охватывается апертурным углом линзового элемента. Помимо этого выполнение линзового элемента в виде плоской линзы Френеля упрощает технологию ее изготовления, а следовательно,также способствует уменьшению затрат.When performing this part of the group of utility models, simplification is achieved, and therefore, the cost of the structure is reduced by reducing the number of optical elements. This technical result is achieved in that all the LEDs mounted on a common base have an angle of divergence of radiation at a level of 0.5 axial luminous intensity equal to or greater than 40 and are set at such a distance S from the focal plane of the lens element that the angle of divergence of all LEDs is covered by an aperture the angle of the lens element. In addition, the implementation of the lens element in the form of a flat Fresnel lens simplifies the technology of its manufacture, and therefore also helps to reduce costs.

Заявлен также модуль с этим сигнальным оптическим устройством, состоящий из корпуса, внутри которого размещен источник света на светоизлучающих диодах (СИД), и рассеивателяAlso declared is a module with this signal optical device, consisting of a housing, inside of which there is a light source on light emitting diodes (LEDs), and a diffuser

имеет коробообразную форму, сужающуюся к его основанию, и выполнен из полимерного материала с армированным радиатором К меньшему основанию корпуса прикреплено основание с СИД, а линзовый элемент расположен напротив, составляя его большее основание. При этом линзовый элемент неразъемно прикреплен к корпусу, образуя с последним единый герметичный узегк а рассеиватель закреплен на корпусе с помощью разъемного соединения, например, байонентного. Между линзовым элементом и защитным стеклом установлена непрозрачная маска с прозрачными окнами или отверстиями в виде символов, источник питания постоянного или переменного тока расположен внутри герметичного узла и снабжен кабелем, выход которого из корпуса герметизирован Герметичный узел модуля заполнен прозрачной для излучения средой, например, инертным газомhas a box-shaped shape, tapering to its base, and is made of a polymeric material with a reinforced radiator. A base with LED is attached to the smaller base of the case, and the lens element is located opposite, making up its larger base. In this case, the lens element is permanently attached to the body, forming with the latter a single tight seal and the diffuser is mounted on the body using a detachable connection, for example, bayonet. An opaque mask with transparent windows or holes in the form of symbols is installed between the lens element and the protective glass, a DC or AC power supply is located inside the sealed unit and equipped with a cable, the outlet of which is sealed from the case. The sealed unit of the module is filled with a medium transparent to radiation, for example, inert gas

Выполнение СОУ в виде, заявленном в первом независимом пункте формулы, определяет форму корпуса Конструкция всего модуля при этом становится более компактной, что в свою очередь позволяет унифицировать заявляемый модуль, т.е. использовать его, например:The implementation of the JMA in the form stated in the first independent claim determines the shape of the housing. The design of the entire module becomes more compact, which in turn allows to unify the claimed module, i.e. use it for example:

в светофорах или аналогичных устройствах на СИД;at traffic lights or similar LED devices;

а укомплектовать им светофорь различной модификации дорожные (транспортные, пешеходные) или железнодорожныеand equip them with a traffic light of various modifications road (transport, pedestrian) or railway

Выполнение корпуса из полимерного материала о армированным радиатором позволяет поддерживать необходимый тепловой режим модуля. Заполнение же герметичного узла модуля прозрачной для излучения средой, например инертным газом препятствует выпадению росы внутри герметичного модуля и защищает от коррозии расположенные внутри элементы Крепление рассеивателя на корпусе с помощью разъемного соединения, например, байонентного обеспечивает быструю замену рассеивателя при его поломке и демонтаж модуля. Укомплектование модуля маской по сравнению с прототипом упрощает и удешевляет конструкцию, создает удобства при эксплуатации , Кроме того, укомплектование модуля источником питания постоянного или переменного тока, расположенным внутри корпуса и снабженным кабелем, выход которого из корпуса герметизирован, создают потребителю дополнительные удобства при его эксплуатации При этом один и тот же модуль можно использовать для нескольких видов светофоров ( транспортного с различными символами, пешеходного и т.д.)The execution of the housing from a polymeric material with a reinforced radiator allows you to maintain the necessary thermal regime of the module. Filling the sealed module assembly with a radiation-transparent medium, for example, inert gas, prevents dew from falling inside the sealed module and protects the elements located inside from corrosion. Mounting the diffuser on the housing using a detachable connection, for example, a bayonet one, allows for quick replacement of the diffuser when it breaks and the module is removed. Equipping a module with a mask in comparison with the prototype simplifies and reduces the cost of construction and creates operational convenience. In addition, equipping a module with a DC or AC power source located inside the housing and equipped with a cable whose outlet from the housing is sealed creates additional convenience for the consumer this one and the same module can be used for several types of traffic lights (traffic with different symbols, pedestrian, etc.)

Сущность фуппы полезных моделей поясняется чертежами; фиг 1 - схемное решение СОУ; фиг. 2 - разрез А-А на фиг 1; фиг. 3 общаяThe essence of fuppa utility models is illustrated by drawings; Fig 1 is a schematic diagram of a JMA; FIG. 2 - section aa in FIG. 1; FIG. 3 general

компоновка модуля с СОУ в разрезе; фиг 4 - увеличенное изображение Т корпуса на фиг 3; фиг. 5 - увеличенное изображение разреза ББ - на фиг 3.the layout of the module with the JMA in the context; Fig 4 is an enlarged image T of the housing in Fig 3; FIG. 5 is an enlarged image of a section of the BB - in FIG. 3.

Как показано на фигурах сигнальное оптическое устройство (СОУ) 1 состоит из светоизлучающих диодов (СИД) 2, закрепленных на общем основании З.и линзового элемента 4 выполненного в виде плоской линзы Френеля Все СИД сконцентрированы вокруг оптической оси ОО пинзы Френеля Основание 3 с СИД расположено на расстоянии S от фокуса F линзы Френеля 4 При этом углы расходимости каждого СИД охватываются апертурным углом линзы Френеля 4 - 2ф. Расстояние S определяется по формуле:As shown in the figures, the signal optical device (SOU) 1 consists of light emitting diodes (LEDs) 2 mounted on a common base Z. and a lens element 4 made in the form of a flat Fresnel lens. All LEDs are concentrated around the optical axis of the OO of the Fresnel lens. Base 3 with LEDs is located at a distance S from the focus F of the Fresnel lens 4 In this case, the divergence angles of each LED are covered by the aperture angle of the Fresnel lens 4 - 2ph. The distance S is determined by the formula:

S (п- 1)/2xLx tgB, гдеS (n - 1) / 2xLx tgB, where

п - число СИД в поперечном сечении основания с максимальным количеством СИД,p is the number of LEDs in the cross section of the base with the maximum number of LEDs,

L среднее расстояние между СИД в данном сечении; @- половинный угол излучения СИД по уровню 0,5 от его максимальной мощности.L is the average distance between the LEDs in a given section; @ - half the angle of LED emission at a level of 0.5 of its maximum power.

СОУ установлено внутри корпуса 5. Корпус 6 имеет коробообразную форму в виде усеченной пирамиды К меньшему основанию корпуса 5 прикреплено основание 3 с СИД, а линза Френеля 4 расположена напротив, образуя его большееSDA is installed inside the housing 5. The housing 6 has a box-shaped shape in the form of a truncated pyramid. A base 3 with LEDs is attached to the smaller base of the housing 5, and the Fresnel lens 4 is located opposite, forming its larger

основание . 11ри этом линза Френеля 4 герметично приварена или приклеена к корпусу 5, образуя герметичный узел Корпус выполнен из полимерного материала и со стороны внутренней поверхности армирован радиатором 6, выполненным в виде металлического листа. К большему основанию корпуса 5 с внешней стороны с помощью байонентного соединения прикреплен рассеиватель 7. Для этого на фланце рассеивателя выполнены равномерно расположенные окна 8, а на фланце корпуса 5-Г-образные выступы 9. Между линзой Френеля 4 и рассеивателем 7 расположена маска 10. На маске выполнены символы в виде окон или отверстий Маска может быть выполнена в виде лленки с липкой клеющей основой или из жесткого материала (например, анодированного алюминия). Внутри герметичного узла модуля вне угла излучения СИД расположен источник питания 11с кабелемbase. 11, the Fresnel lens 4 is hermetically welded or glued to the housing 5, forming a sealed assembly. The housing is made of polymer material and is reinforced with a radiator 6 made in the form of a metal sheet from the side of the inner surface. A diffuser 7 is attached to the larger base of the housing 5 from the outside using a bayonet joint. For this purpose, uniformly spaced windows 8 are made on the diffuser flange, and 5-shaped protrusions 9 are made on the housing flange 9. A mask 10 is located between the Fresnel lens 4 and the diffuser 7. Symbols in the form of windows or holes are made on the mask. The mask can be made in the form of a ribbon with a sticky adhesive base or made of hard material (for example, anodized aluminum). Inside the sealed module assembly, outside the angle of LED emission, a power supply 11 with a cable is located

Модуль с СОУ работает следующим образом Основание с СИД изнутри закрепляется на меньшем основании корпуса. Внутри корпуса,; ближе к основанию с СИД, располагают источник литания с кабелем Линзу Френеля устанавливают с другой стороны, закрывая ей отверстие в корпусе Затем пинзу Френеля приваривают по всему периметру её прилегания к корпусу герметичным швом. Кабель источника питания в месте выхода его из корпуса также герметизируют При этом в модуле создается герметичный узел,The module with the SDA works as follows. The base with the LED inside is fixed on the smaller base of the housing. Inside the case ;; closer to the base with the LEDs, a lithium source with a cable is located. A Fresnel lens is installed on the other side, closing a hole in the case. Then the Fresnel pin is welded along the entire perimeter of its fit to the case with a sealed seam. The cable of the power source at the place of its exit from the housing is also sealed. In this case, a sealed assembly is created in the module,

который заполняют гелием. Снаружи. , за линзой Френеля, устанавливают сначала маску с символами, а потом к корпусу посредством байонетного соединения крепят рассеиватель При подаче питания на модуль СИД излучают световой поток болыиой плотности, а линза Френеля и рассеиватель формируют необходимую направленность светового пучка для его наблюдения под требуемыми углами. Маска с заданным символом придает излучаемому сигналу заданную форму.which is filled with helium. Outside. , behind the Fresnel lens, first install a mask with symbols, and then a diffuser is attached to the body through a bayonet connection.When power is supplied to the LED module, a luminous flux of high density is emitted, and the Fresnel lens and diffuser form the necessary direction of the light beam to observe it at the required angles. A mask with a given symbol gives the emitted signal a predetermined shape.

Claims (6)

1. Сигнальное оптическое устройство (СОУ), содержащее светоизлучающие диоды (СИД), закрепленные на общем основании, и формирующую оптическую систему (ФОС), отличающееся тем, что ФОС, являясь общей для всех СИД, состоит из одного линзового элемента, каждый СИД имеет двойной угол расходимости излучения равный или больше 40^o по уровню 0,5 осевой силы света, при этом все СИД расположены таким образом, что расстояние S от них до фокальной плоскости линзового элемента определяется выражением:

где n - число СИД в поперечном сечении основания с максимальным количеством СИД;
L - среднее расстояние между СИД в данном сечении;

- половинный угол излучения СИД по уровню 0,5 от его максимальной мощности.1. Signal optical device (SOU), containing light emitting diodes (LEDs), mounted on a common base, and forming an optical system (FOS), characterized in that the FOS, being common to all LEDs, consists of one lens element, each LED has double angle of divergence of radiation equal to or greater than 40 ^o at the level of 0.5 axial luminous intensity, while all LEDs are located so that the distance S from them to the focal plane of the lens element is determined by the expression:

where n is the number of LEDs in the cross section of the base with the maximum number of LEDs;
L is the average distance between the LEDs in a given section;

- half the angle of emission of LEDs at a level of 0.5 of its maximum power. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что линзовый элемент выполнен в виде линзы Френеля. 2. The device according to claim 1, characterized in that the lens element is made in the form of a Fresnel lens. 3. Модуль с этим сигнальным оптическим устройством (СОУ), состоящий из корпуса, внутри которого размещен источник света на светоизлучающих диодах (СИД), и рассеивателя, отличающийся тем, что источником света на СИД является сигнальное оптическое устройство (СОУ), корпус имеет коробообразную форму, сужающуюся к основанию, и выполнен из полимерного материала с армированным радиатором, к меньшему основанию корпуса прикреплено основание с СИД, а линзовый элемент расположен напротив, составляя его большее основание, при этом линзовый элемент неразъемно прикреплен к корпусу, образуя с последним единый герметичный узел, рассеиватель расположен за линзовым элементом и закреплен на корпусе с помощью разъемного соединения, например, байонентного. 3. A module with this signal optical device (SOU), consisting of a housing inside which there is a light source on light-emitting diodes (LEDs), and a diffuser, characterized in that the LED light source is a signal optical device (SDA), the case has a box-shaped the shape tapers to the base and is made of a polymeric material with a reinforced radiator, a base with LEDs is attached to the smaller base of the case, and the lens element is opposite, making up its larger base, while the lens element does not detachably attached to the housing, forming with the last a single sealed unit, the diffuser is located behind the lens element and is mounted on the housing using a detachable connection, for example, bayonet. 4. Модуль по п.3, отличающийся тем, что между линзовым элементом и рассеивателем установлена непрозрачная маска с прозрачными окнами или отверстиями в виде символов. 4. The module according to claim 3, characterized in that between the lens element and the diffuser there is an opaque mask with transparent windows or holes in the form of symbols. 5. Модуль по п.3, отличающийся тем, что содержит источник питания постоянного или переменного тока, расположенный внутри герметичного узла модуля и снабженный кабелем, выход которого из корпуса герметизирован. 5. The module according to claim 3, characterized in that it contains a DC or AC power source located inside the sealed module assembly and provided with a cable, the outlet of which is sealed from the housing. 6. Модуль по пп. 3, 5, отличающийся тем, что герметичный узел модуля заполнен прозрачной для излучения средой, например, инертным газом.

6. The module according to paragraphs. 3, 5, characterized in that the sealed module assembly is filled with a radiation-transparent medium, for example, an inert gas.