CN102012002B - 一种具有光学设计结构的地埋式交通信号灯 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种地埋式交通信号灯的光学设计结构，包括灯具外壳，所述灯具外壳内设置有光源，光源前端设置有凸透镜，光源设置在凸透镜的焦点上，凸透镜的主光轴与水平面的夹角为 
=10°，凸透镜前端设置有反射镜，反射镜上面设置有楔形透镜，楔形透镜有多个楔形角
，多个楔形角
均匀分布在0≤
≤0.92°范围内。本发明的地埋式交通信号灯对地埋光源进行配光处理，首先将光源的光变成与水平面呈一定角度的平行光，然后在通过楔形透镜将光线折射出去，使出去的光线能够有效的传递给司机。
Description
技术领域
本发明涉及交通工程领域，特别是一种地埋式的交通信号灯。
背景技术
地埋式交通信号灯埋设在道路路面上，用以提前告知机动车驾驶人前方道路交叉口道路交通信号灯的信号显示情况。但是在实际使用过程中，因为地埋式交通信号灯的发光面与地面平行，其发出的光与地面垂直，不能将光信号有效传递给机动车驾驶人，驾驶人只有到很近的距离才能注意到地埋信号灯的信号，这样使驾驶人失去了提前进行驾驶处理的时机，有可能引发交通安全隐患。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有光学设计结构的地埋式交通信号灯，能够将地埋灯发出的光信号有效的传递给司机，保证道路交通的安全有序。
本发明的技术方案：一种具有光学设计结构的地埋式交通信号灯，包括灯具外壳，所述灯具外壳内设置有光源，光源前端设置有凸透镜，光源设置在凸透镜的焦点上，凸透镜的主光轴与水平面的夹角为α＝10°，凸透镜前端设置有反射镜，反射镜上面设置有楔形透镜，楔形透镜有多个楔形角θ，多个楔形角θ均匀分布在0≤θ≤0.92°范围内，楔形透镜将光源、凸透镜还有反射镜密封在灯具外壳内，光源发出的光线经过凸透镜变成平行于主光轴的平行光，然后经过反射镜反射，光线以与水平面成10°角的方向射到楔形透镜上，楔形透镜的楔形角θ由两个面组成，水平出射面和倾斜入射面，光线经过倾斜入射面进入到楔形透镜，由楔形透镜折射后由水平出射面出射，由楔形透镜出射的光线与水平面所成的角度β分布在1.2539°≤β≤10°范围内。
作为优选，所述楔形透镜的直径为150mm，楔形角有100个。
作为优选，所述光源为LED光源。
本发明的地埋式交通信号灯对地埋光源进行配光处理，首先将光源的光变成与水平面呈一定角度的平行光，然后在通过楔形透镜将光线折射出去，使出去的光线能够有效的传递给司机。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2为光线在楔形透镜穿过的示意图；
图3-1至3-3为交通信号灯光线与机动车驾驶人之间的视角关系示意图；
图4为楔形透镜的结构示意图。
具体实施方式
如图1，一种具有光学设计结构的地埋式交通信号灯，包括灯具外壳1，所述灯具外壳1内设置有光源2，光源2前端设置有凸透镜3，光源2设置在凸透镜3的焦点上，凸透镜3的主光轴与水平面的夹角为α＝10°，凸透镜3前端设置有反射镜4，反射镜4上面设置有楔形透镜5，楔形透镜5将光源2，凸透镜3还有反射镜4密封在底下，楔形透镜5有多个楔形角θ，多个楔形角θ均匀分布在0≤θ≤0.92°范围内。
本发明的地埋灯首先LED光源设置在凸透镜3的焦点上，其发出的光经过凸透镜3变成平行于主光轴的平行光，由于主光轴与水平面的夹角为10°，所以平行光也与水平面成10°夹角，然后经过反射镜4反射，光线以与水平面成10°角的方向射到楔形透镜5上，
如图2所示，楔形透镜5的楔形角θ由两个面组成，水平出射面6和倾斜入射面7，光线经过倾斜入射面7进入到楔形透镜，其在倾斜入射面7上的入射角为a1，出射角为b1，在水平出射面6上的入射角为a2，出射角为b2，我们可以得到sin(a1)/sin(b1)＝n，
sin(b2)/sin(a2)＝n，
a1＝90°-α-θ，
a2＝b1+θ；
其中n为折射率，我们选用折射率为1.49的透镜，α＝10°，
由于0≤θ≤0.92°，经过计算可得，79.08°≤a1≤80°，41.22276°≤b1≤41.37197°，41.37197°≤a2≤42.14276°，80°≤b2≤88.7461°。
最后由楔形透镜折射后出来的光线的发射角度β＝90°-b2，
所以1.2539°≤β≤10°。
如图3-1至3-3，机动车在行驶过程中，其与地埋式交通信号灯的距离逐步缩短，地埋式交通信号灯光信号与机动车驾驶人眼睛的视角则逐步增大。机动车驾驶人的眼睛距离地面约1.5m，当车辆距离地埋式交通信号灯100m时，机动车驾驶人看到地埋式交通信号灯发出的光信号的观察角为1°左右；当车辆距离地埋式交通信号灯50m时，机动车驾驶人看到地埋式交通信号灯发出的光信号的观察角约为1.7°；当车辆距离地埋式交通信号灯10m时，机动车驾驶人看到地埋式交通信号灯发出的光信号的观察角约为8.5°，直至机动车驾驶人到达地埋式交通灯跟前，其整个的观察角度不超过10°。
所以本发明光学设计的地埋灯对光源进行合理的配光处理，在光线的出光面上设置楔形透镜，楔形透镜设置足够多的楔形角，楔形角的角度均匀的分布在0到0.92°，最后楔形透镜发射出来的光线分布在与水平面成1°到10°角的范围内，从而使司机能够在100m左右的距离开始就能够非常有效的接收到交通信号，提前进行车辆行驶的处理，保证了交通运行的安全有序。
如图4所示，本发明设计的时候反射镜的竖直长度为30mm，楔形透镜5的直径为150mm，楔形角有100个，这100个楔形角分别为θn＝n0.92°/99，n为0到99的整数。
Claims (3)
1.一种具有光学设计结构的地埋式交通信号灯，包括灯具外壳(1)，其特征在于，所述灯具外壳(1)内设置有光源(2)，光源(2)前端设置有凸透镜(3)，光源(2)设置在凸透镜(3)的焦点上，凸透镜(3)的主光轴与水平面的夹角为α＝10°，凸透镜(3)前端设置有反射镜(4)，反射镜(4)上面设置有楔形透镜(5)，楔形透镜(5)有多个楔形角θ，多个楔形角θ均匀分布在0≤θ≤0.92°范围内，楔形透镜(5)将光源(2)、凸透镜(3)还有反射镜(4)密封在灯具外壳(1)内，光源(2)发出的光线经过凸透镜(3)变成平行于主光轴的平行光，然后经过反射镜(4)反射，光线以与水平面成10°角的方向射到楔形透镜(5)上，楔形透镜(5)的楔形角θ由两个面组成，水平出射面(6)和倾斜入射面(7)，光线经过倾斜入射面(7)进入到楔形透镜，由楔形透镜(5)折射后由水平出射面(6)出射，由楔形透镜(5)出射的光线与水平面所成的角度β分布在1.2539°≤β≤10°范围内。
2.根据权利要求1所述的一种具有光学设计结构的地埋式交通信号灯，其特征在于，所述楔形透镜(5)的直径为150mm，楔形角有100个。
3.根据权利要求1或2所述的一种具有光学设计结构的地埋式交通信号灯，其特征在于，所述光源(2)为LED光源。
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