CN102800253A - 高速公路和城市led可变信息标志 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高速公路和城市LED可变信息标志，其包括面板，棱镜和底壳，所述底壳上设有贴片LED灯，所述棱镜包括入光面和出光面以及位于入光面和出光面之间的四个侧面，上、下、左、右分别为第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面，贴片LED灯的光从所述入光面入射，并在棱镜内发生全反射，所述出光面通过面板的通孔出光，使用贴片LED灯为光材料的情况下，不需要进行波峰焊处理。省去了波峰焊的生产工序，避免了波峰焊对贴片元器件造成的高温冲击。避免了其对贴片元器件造成的直接损害，避免了其对贴片元器件其使用寿命造成的影响。
Description
技术领域
本发明涉及光学领域，尤其涉及高速公路和城市LED可变信息标志。
背景技术
本专利的背景是基于高速公路及城市交通所用的可变信息标志，由于对亮度、视角和防水要求高，目前只有直插的LED灯可以满足其要求。
采用直插LED灯自动加工可变信息标志时，必须使用波峰焊对其灯脚进行焊接，而这一步骤通常在PCB的贴片焊接后进行。这不但增加了波峰焊一道焊接步骤，而且对贴片元器件造成了高温冲击。此冲击有可能会对贴片元器件造成损害，或影响其使用寿命。
由于贴片LED灯通常视角较大，市场超过90％的显示设备使用的贴片LED半功率角都在水平120度、垂直120度，亮度因为其极广的角度受到极大的限制。无法达到《GB-T_23828-2009_高速公路LED可变信息标志》中对亮度的要求。
贴片LED灯由于其防水和防紫外线特性，不能直接裸露在户外使用。无法达到《GB-T_23828-2009_高速公路LED可变信息标志》中对使用环境的要求。
不论是采用直插LED灯还是贴片LED灯作为光材料制作的可变信息标志，均会产生大量高于水平面的无用光，造成光污染和能源浪费。
发明内容
为了解决现有技术中问题，本发明提供了一种高速公路和城市LED可变信息标志，其包括面板，棱镜和底壳，所述底壳上设有贴片LED 灯，所述棱镜包括入光面和出光面以及位于入光面和出光面之间的四个侧面，上、下、左、右分别为第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面，贴片LED 灯的光从所述入光面入射，并在棱镜内发生全反射，所述出光面通过面板的通孔出光。
本发明达到出光的光束角度为左右各15度，上视角0度，下视角10度的在完全复合国家标准《GBT 23828-2009 高速公路LED可变信息标志》中对于显示设备视角要求的情况下，从聚光和删除上视角光线的方面减少了光污染、提高了光的适用率，从而达到节能的目的。
作为本发明的进一步改进，所述棱镜入光面为若干相同形状的平面排列出的凸凹面。
作为本发明的进一步改进，所述相同形状的平面为三角形面或矩形面。
作为本发明的进一步改进，贴片LED 灯与棱镜入光面间的距离非常小，但又避免接触在一起。
作为本发明的进一步改进，入光面与第一侧面之间的夹角为92度至92.3度之间，入光面与第二侧面之间的夹角为100度至100.5度之间，入光面与第三侧面之间的夹角为93.8度至94.3度之间，入光面与第一侧面之间的夹角为93.8度至94.3度之间。
作为本发明的进一步改进，入光面与第一侧面之间的夹角为92.1度至92.3度之间，入光面与第二侧面之间的夹角为100.2度至100.5度之间，入光面与第三侧面之间的夹角为94.1度至94.3度之间，入光面与第一侧面之间的夹角为94.1度至94.3度之间。
作为本发明的进一步改进，所述出光面为曲面，出光面上面到面板的距离大于出光面下面到面板的距离。
作为本发明的进一步改进，所述棱镜设有定位面，所述定位面设置在出光面与入光面之间接近出光面的位置。
作为本发明的进一步改进，所述定位面上设有定位柱，所述底壳设有与定位柱配合的定位孔。
作为本发明的进一步改进，所述定位柱为相对设置的两个。
本发明的有益效果是： 利用光学棱镜和贴片LED灯的配合提高光的利用率，降低浪费的光，以此降低功耗。利用光学棱镜和金属及塑胶结构的配合，采用防水双面胶和混合硅胶达到使用不防水贴片LED灯做户外防水设备的结构设计。
使用贴片LED灯为光材料的情况下，不需要进行波峰焊处理。省去了波峰焊的生产工序，避免了波峰焊对贴片元器件造成的高温冲击。避免了其对贴片元器件造成的直接损害，避免了其对贴片元器件其使用寿命造成的影响。
附图说明
图1是本发明高速公路和城市LED可变信息标志分解结构示意图；
图2是本发明高速公路和城市LED可变信息标志放大结构图；
图3是本发明高速公路和城市LED可变信息标志中的棱镜结构图；
图4是图3中的a的放大图；
图5是本发明高速公路和城市LED可变信息标志中的棱镜的俯视图；
图6是本发明高速公路和城市LED可变信息标志中的棱镜的侧视图；
图7是本发明高速公路和城市LED可变信息标志中的棱镜的主视图；
图8是本发明高速公路和城市LED可变信息标志中的棱镜的后视图；
图9是本发明高速公路和城市LED可变信息标志中的棱镜的立体图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。
本发明通过棱镜进行对贴片LED灯的二次光学设计，减小可视角度的同时提高了可利用光的亮度。使其达到了《GB-T_23828-2009_高速公路LED可变信息标志》中对亮度和视角的要求。使其去掉了可变信息标志发出的高于水平面的光，减少了光污染，节约了能源。
一种高速公路和城市LED可变信息标志，其包括面板1，棱镜2和底壳3，所述底壳3上设有贴片LED 灯4，所述棱镜2包括入光面201和出光面202以及位于入光面和出光面之间的四个侧面，上、下、左、右分别为第一侧面203、第二侧面204、第三侧面205和第四侧面206，贴片LED 灯4的光从所述入光面201入射，并在棱镜内发生全反射，所述出光面202通过面板1的通孔101出光。图1中，301为3M双面胶，302表示阴影部分灌抗UV黑色硅胶。
如图3和图4所示，所述棱镜2入光面201为若干相同形状的平面排列出的凸凹面。所述相同形状的平面为三角形面或矩形面。优选三角形面。
为了减少光源所发光线进入棱镜前光的损失，棱镜入光面采用电铸方式加工出若干形状一致三角或小方面（优选三角形）按一定方式有规律排列出凸凹面，从而改变入射光线角度，使入射光线在进入棱镜时第一次聚集，减少大量光污染。防止反射。
贴片LED 灯与棱镜入光面间的距离非常小，但又避免接触在一起。通过精度极高的塑胶模具（配合误差小于0.02mm）来达到高精度配合。
使用精密模具确保SMD 贴片LED 灯与棱镜间的距离非常小，但又避免接触在一起，提供设计的精度的同时，也使得光学性能达到最大化。
入光面与第一侧面之间的夹角为92度至92.3度之间，入光面与第二侧面之间的夹角为100度至100.5度之间，入光面与第三侧面之间的夹角为93.8度至94.3度之间，入光面与第一侧面之间的夹角为93.8度至94.3度之间。优选：入光面与第一侧面之间的夹角为92.1度至92.3度之间，如92.1度，92.2度，92.3度，入光面与第二侧面之间的夹角为100.2度至100.5度之间，如100.2度，100.3度，100.4度，100.5度，入光面与第三侧面之间的夹角为94.1度至94.3度之间，如94.1度，94.2度，94，3度，入光面与第一侧面之间的夹角为94.1度至94.3度之间，如94.1度，94.2度，94，3度。以上的取值是保证全反射的一种棱镜取值。
如图5和图6所示，所述出光面为曲面，出光面上面到面板的距离大于出光面下面到面板的距离。这样设置出光面保证法线上方没有光，屏是给死机看的，上方的光都是浪费。
所述棱镜设有定位面207，所述定位面设置在出光面与入光面之间接近出光面的位置。所述定位面上设有定位柱208，所述底壳设有与定位柱配合的定位孔。所述定位柱为相对设置的两个。定位面及定位柱，保证安装的方便和准确。
此方案通过利用工业级防水双面胶纸粘合棱镜与金属及塑胶结构件，并通过硅胶灌注冷却的技术，取得了由棱镜和金属面板组成的可变信息标志显示面板的完全防水、防紫外线的效果。从而使其达到了《GB-T_23828-2009_高速公路LED可变信息标志》中对使用环境的要求。
棱镜结合光的全反射原理设计出适合光全反射角度的棱镜，使其达到聚光放大及改变光照射方向的效果，从而利用一颗全彩贴片LED使其达到《GB-T_23828-2009_高速公路LED可变信息标志》中对亮度和视角的要求。
采用SMD（是Surface Mounted Devices的缩写，意为：表面贴装器件）贴片灯及驱动电路部件加工LED可变情报板的显示模块。此方案通过SMD 贴片工艺将贴片灯焊接在PCB 板上，通过IC 驱动LED管芯发光，实现大视角显示。
采用光学棱镜制作LED可变情报板的显示面。
当LED 管芯通过IC 驱动发光后，利用光学棱镜聚光，减少光的浪费，实现聚光放大及改变光照射方向的效果。
利用精密模具制作塑胶组件，确保SMD贴片LED灯与棱镜间的相对位置的配合。
利用棱镜的光学改变性能与SMD贴片LED灯的原始光学性能的配合达到去除上视角，减小左右和下视角至左右各15度（10％偏差）的范围内。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高速公路和城市LED可变信息标志，其特征在于：其包括面板，棱镜和底壳，所述底壳上设有贴片LED 灯，所述棱镜包括入光面和出光面以及位于入光面和出光面之间的四个侧面，上、下、左、右分别为第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面，贴片LED 灯的光从所述入光面入射，并在棱镜内发生全反射，所述出光面通过面板的通孔出光。
2.根据权利要求1所述的高速公路和城市LED可变信息标志，其特征在于：所述棱镜入光面为若干相同形状的平面排列出的凸凹面。
3.根据权利要求2所述的高速公路和城市LED可变信息标志，其特征在于：所述相同形状的平面为三角形面或矩形面。
4.根据权利要求1所述的高速公路和城市LED可变信息标志，其特征在于：贴片LED 灯与棱镜入光面间的距离非常小，但又避免接触在一起。
5.根据权利要求1所述的高速公路和城市LED可变信息标志，其特征在于：入光面与第一侧面之间的夹角为92度至92.3度之间，入光面与第二侧面之间的夹角为100度至100.5度之间，入光面与第三侧面之间的夹角为93.8度至94.3度之间，入光面与第一侧面之间的夹角为93.8度至94.3度之间。
6.根据权利要求5所述的高速公路和城市LED可变信息标志，其特征在于：入光面与第一侧面之间的夹角为92.1度至92.3度之间，入光面与第二侧面之间的夹角为100.2度至100.5度之间，入光面与第三侧面之间的夹角为94.1度至94.3度之间，入光面与第一侧面之间的夹角为94.1度至94.3度之间。
7.根据权利要求1所述的高速公路和城市LED可变信息标志，其特征在于：所述出光面为曲面，出光面上面到面板的距离大于出光面下面到面板的距离。
8.根据权利要求1所述的高速公路和城市LED可变信息标志，其特征在于：所述棱镜设有定位面，所述定位面设置在出光面与入光面之间接近出光面的位置。
9.根据权利要求8所述的高速公路和城市LED可变信息标志，其特征在于：所述定位面上设有定位柱，所述底壳设有与定位柱配合的定位孔。
10.根据权利要求9所述的高速公路和城市LED可变信息标志，其特征在于：所述定位柱为相对设置的两个。
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