CZ309937B6 - Svítilna, zejména pro světelnou signalizaci určenou pro řízení provozu na pozemních komunikacích - Google Patents

Abstract

Svítilna, zejména pro světelnou signalizaci určenou pro řízení provozu na pozemních komunikacích, jejíž optická soustava obsahuje centrální zdroj světla umístěný na desce (2) plošných spojů uchycené rozebíratelně ke korpusu (3), dále kondenzor (4), s výhodou v provedení Fresnelovy čočky, a optický kryt (6), kde podstata řešení spočívá v tom, že centrální zdroj světla je tvořen alespoň dvěma bodovými zdroji (1) světla, s výhodou LED, a že mezi kondenzorem (4) a optickým krytem (6) je vložen rozptylný člen (5), který je tvořen plochým diskem, jehož obrysový tvar je shodný s obrysem kondenzoru (4) a jehož čelní výstupní plocha (51) je dostředně směrem k optické ose (o) soustavy tvarována, přičemž bodové zdroje (1) světla jsou na desce (2) plošných spojů umístěny v ohniskové vzdálenosti v těsné blízkosti optické osy kondenzoru (4), a to symetricky vzhledem k optické ose kondenzoru (4), přičemž deska (2) plošných spojů je připevněna ke korpusu (3) přes teplovodivou podložku (21), která je uchycena na ploše výřezu (314) vytvořené nad otvorem (311) vstupního čela (31) dutého korpusu (3).

Description

Svítilna, zejména pro světelnou signalizaci určenou pro řízení provozu na pozemních komunikacích

Oblast techniky

Navržené řešení se týká venkovní světelné signalizace pro řízení dopravy na pozemních komunikacích, zejména na železničních přejezdech, a řeší nové provedení svítilny opatřené centrálním zdrojem světla založeným na využití technologie LED (Light-Emitting Diode), tj. elektroluminiscenční diody.

Dosavadní stav techniky

Využití technologie LED jako zdroje světla pro svítilny světelné signalizace, např. semafory nebo výstražníky, je již nyní poměrně běžné, když jsou využívány hlavně z důvodu energetické nenáročnosti, vyšší spolehlivosti, životnosti, a snížení prostorových nároků zástavby ve svítilnách oproti žárovkovým svítilnám. Původně byly využívány matice komerčně dostupných vysocesvítivých LED, které ve velkém počtu, obvykle několika desítek kusů, vyplňovaly svým vzájemným prostorovým rozmístěním z velké části celý prostor aktivní, světlo vyzařující plochy svítilny. LED byly většinou umístěny v jedné rovině na desce plošných spojů, nezřídka kruhového tvaru, kopírující tvar aktivní, světlo vyzařující plochy svítilny. Před LED byl umístěný optický kryt, který zabraňoval možnému mechanickému poškození LED zvenčí, zajišťoval odolnost proti působení povětrnostních vlivů a nezřídka svými optickými vlastnostmi upravoval směr světelných paprsků emitovaných těmito LED, tj. prostorové rozložení svítivosti, případně dotvářel celkovou požadovanou barvu světla emitovaného svítilnou.

Tyto LED byly z pohledu elektrického zapojení zpravidla rozděleny do několika skupin v sériovém či sério-paralelním zapojení a tyto skupiny měly často řešeno samostatné napájení. Výše uvedené provedení svítilen s technologií LED vykazuje i nedostatky. Velké množství použitých LED, které jsou potřeba pro dosažení požadovaných hodnot svítivosti svítilny, degraduje svým počtem celkovou spolehlivost svítilny, protože vysoký počet konstrukčních komponentů způsobuje zvýšení intenzity poruch svítilny. Množství použitých LED rozložených po aktivní, světlo vyzařující ploše svítilny způsobuje zvýšení fantomického vratného odrazu svítilny, neboť pro zvenku vstupující světlo působí každá použitá LED jako částečné zrcadlo. Další nevýhodou je, že množství LED v sériovém nebo sério-paralelním zapojení znesnadňuje identifikaci LED v případě její poruchy a při použití samostatných napájecích zdrojů napájejících jednotlivé skupiny LED je zvýšeným počtem elektrických komponent degradována spolehlivost svítilny, protože je zvýšena intenzita poruch svítilny. V případě napájení všech použitých LED jedním napájecím zdrojem vede jedna vzniklá porucha k úplnému zhasnutí svítilny. Při vzniku poruchy jednoho z napájecích zdrojů dojde k úplnému zhasnutí části nebo skupiny LED, což má za následek jak snížení celkové vyzařované svítivosti svítilny, tak má i nepříznivý vliv na rovnoměrnost rozložení jasu činné plochy svítilny a zhoršený vjem z požadovaného homogenního světla. Případná porucha některé nebo některých LED má za následek jednak snížení celkové vyzařované svítivosti svítilny a jednak může mít i nepříznivý vliv na rovnoměrnost rozložení jasu činné plochy svítilny a zhoršený vjem z požadované homogenity světla.

Poslední známá provedení svítilen se snaží eliminovat výše uvedené nedostatky prvotního použití technologie LED ve světelné signalizaci řízení dopravy na pozemních komunikacích.

Podle spisu EP 0860805 A1 je známo provedení optické soustavy s použitím množství vysocesvítivých LED rozmístěných na desce plošných spojů (DPS) tak, že optické paprsky vysílané těmito LED a procházející vhodně umístěným kondenzorem jsou na vnější rozptylné čočce rozptýleny do požadovaných úhlů. Nevýhodou řešení je, že je použito množství LED, kdy

- 1 CZ 309937 B6 případnou poruchou některé nebo některých z nich dojde k celkovému snížení svítivosti svítilny, tj. změny prostorového rozložení svítivosti. Se vzrůstající vzdáleností umístění LED od optické osy kondenzoru se snižuje účinnost dopředného přenosu světelných paprsků. Množství použitých LED vylučuje možnost jejich umístění v těsné blízkosti optické osy kondenzoru, a to může vést ke zvýšení energetické náročnosti tohoto řešení. Případné použití jednotlivých samostatných kondenzorových elementů před každou LED může mít nepříznivý vliv na rovnoměrnost rozložení jasu činné plochy svítilny a zhoršený vjem z požadovaného homogenního světla, a to především v případě poruchy LED. Množství použitých LED vede ke snížení spolehlivosti řešení a znesnadnění identifikace případně porušené LED, neboť lze předpokládat vyšší celkovou intenzitu poruch při použití většího množství komponentů.

Podle spisu EP 0905439 A2 je známo provedení svítilny s použitím vyššího množství vysocesvítivých LED vhodně rozmístěných po ploše desky plošných spojů tak, že optické paprsky vysílané těmito LED a procházející samostatnými kondenzory vhodně umístěnými před každou LED, jsou na vnějším krycím kotouči rozptýleny do požadovaných úhlů. Nevýhodou je, že je použito velké množství LED, kdy případnou poruchou jedné nebo více z nich dojde k celkovému snížení svítivosti svítilny a změny prostorového rozložení svítivosti. Použití jednotlivých samostatných kondenzorových elementů před každou LED může mít nepříznivý vliv na rovnoměrnost rozložení jasu činné plochy svítilny a zhoršený vjem z požadovaného homogenního světla, a to především v případě poruchy LED, ale zvyšujícím se počtem použitých LED je tento nežádoucí jev snižován. Vyšší množství použitých LED vede ke snížení spolehlivosti a k možnému zvýšení nežádoucího fantomického odrazu a znesnadnění identifikace případně porušené LED.

Z řešení uvedeného v EP 1091167 A2 je známo použití jednotkového množství vysocesvítivých LED vhodně rozmístěných po skupinách, a to minimálně po dvou v každé skupině ve vodorovném uspořádání, na ploše desky plošných spojů tak, že optické paprsky vysílané těmito LED, procházející jednak samostatnými kondenzory vhodně umístěnými před každou skupinou LED a jednak lamelovou mřížkou snižující nežádoucí fantomický vratný odraz, jsou rozptylnou clonou rozptýleny do požadovaných úhlů. Stále je použito poměrně značné množství LED, umístěných do skupin zapojených tak, že výpadek či porucha jedné LED nemá vliv na funkci dalších LED stejné skupiny, ale může způsobit nesvícení LED v jiných skupinách, čímž dochází k celkovému snížení svítivosti svítilny. Použití jednotlivých samostatných kondenzorových elementů před každou LED může mít nepříznivý vliv na rovnoměrnost rozložení jasu činné plochy svítilny a zhoršený vjem z požadovaného homogenního světla, a to především v případě poruchy LED. Přítomnost lamelové mřížky sice výrazně eliminuje nežádoucí fantomický vratný signál, nicméně do jisté míry snižuje efektivitu vyzařování světla svítilny v dotčených úhlech a může mít vliv na homogenitu aktivní plochy svítilny. Další nevýhodou je, že kryt svítilny fixující polohu DPS osazené LED, kondenzoru, lamelové mřížky i rozptylné clony neplní funkci odvodu tepla a je tedy nutné k DPS umístit navíc samostatný chladič pro odvod tepla od jednotlivých LED.

Zejména pro světelnou signalizaci v železniční dopravě je známé řešení svítilny podle US 11155285 B2 s použitím množství vysocesvítivých LED vhodně rozmístěných na ploše desky plošných spojů tak, že optické paprsky vysílané těmito LED procházejí čtyřmi optickými čočkami umístěnými za sebou v axiální ose vůči LED a způsobující vhodnou divergenci a kolimaci vysílaných světelných paprsků. Tato optická soustava je konfigurovatelná a změnou axiální polohy třetí čočky, realizované ve formě Fresnelovy čočky, a konstrukčním provedením čtvrté vnější čočky lze změnit vlastnosti, především prostorové rozložení svítivosti světla vysílaného celou touto optickou soustavou, tj. svítilnou. Řešení je vhodné s výhodou pro železniční návěstidla umístěné na rovné trati i do oblouku. Nevýhodou je použití většího množství LED, jedné středové a dalších umístěných pravidelně v kruhu okolo ní, kdy případnou poruchou některé z nich dojde k celkovému snížení svítivosti svítilny. Množství použitých LED vede ke snížení spolehlivosti svítilny a k znesnadnění identifikace případně porušené LED. Navržená optická soustava nijak neřeší eliminaci nežádoucího fantomického vratného odrazu a

- 2 CZ 309937 B6 použití jednotlivých samostatných spojných čoček před každou LED má v případě poruchy LED nepříznivý vliv na rovnoměrnost rozložení jasu činné plochy svítilny a zhoršený vjem z požadovaného homogenního světla.

Pro světelnou signalizaci v železniční dopravě je podle EP 0415026 A2 známo použití systému samostatné svítidlové skříně, ve které je umístěn zdroj světla s nezbytným chlazením a z tohoto místa je světlo vedeno světlovody do vzdálené svítilny. Ve svítilně jsou před vyústěním světlovodů po celé kruhové ploše svítilny vhodně umístěny čočky pro rozptýlení paprsků do požadovaného směru a ty pak z vnější strany chrání čelní kryt. Nevýhodou řešení je, že při poruše jediného zdroje světla umístěného ve svítidlové skříni dojde k nežádoucímu zhasnutí celé svítilny. Princip samostatné svítidlové skříně a přenosu světla pomocí světlovodů do vzdálené svítilny je dále konstrukčně nevhodný pro světelné řízení dopravy na pozemních komunikacích. Použití jednotlivých samostatných kruhových čoček před každým vyústěním světlovodu může mít nepříznivý vliv na rovnoměrnost rozložení jasu činné plochy svítilny a zhoršený vjem z požadovaného homogenního světla. Konstrukce je uzpůsobená pro užití všesměrového zdroje světla, tedy žárovku, obvykle halogenovou, a nikoliv LED a jde tedy o energeticky neúsporné zařízení, když celá konstrukce je navržena za účelem usnadnění výměny zdroje světla při jeho poruše.

Podle spisu EP 1107210 A1 je známé použití menšího množství vysocesvítivých LED specificky rozmístěných na DPS, a to ve třech řadách se shodnou roztečí a osmi sloupcích s různou roztečí, která je vyosená a svírá s osou svítilny definovaný úhel tak, že optické paprsky vysílané těmito LED procházející vhodně umístěným kondenzorem v podobě Fresnelovy čočky jsou na vnější rozptylné cloně rozptýleny do požadovaných úhlů. Toto provedení konstrukce svítilny výrazně eliminuje nežádoucí fantomický vratný odraz. Stále je použito množství LED, kdy případnou poruchou jedné nebo více z nich dojde k celkovému snížení svítivosti svítilny. Množství použitých LED vede ke snížení spolehlivosti provozu a znesnadnění identifikace případně porušené LED, kdy porucha LED může způsobit nežádoucí ovlivnění prostorového rozložení svítivosti svítilny a zhoršit vjem z požadovaného homogenního světla. Umístění LED mimo ohniskový bod kondenzoru, tzv. rozostření obrazu, snižuje účinnost dopředného přenosu světelných paprsků, a to tím více, čím je LED vzdálenější.

Z popisu uvedeného v US 20190011114 A1 je známé konstrukční uspořádání svítilny, sestávající ze světelného zdroje, tvořeného s výhodou množstvím LED umístěných na DPS, z vnitřní čočky, která je s touto DPS mechanicky spojena a tvoří s ní jeden celek, a z vnější čočky, která je mechanicky spojena se skříní svítilny. Světelný paprsek generovaný LED je přes obě čočky směrován ven ze svítilny požadovaným směrem. V případě poruchy LED nebo jiných komponentů umístěných na DPS je umožněno tento celek, a to včetně vnitřní čočky vyměnit bez nutnosti demontování vnější čočky otevřením čelní strany skříně svítilny. Výměna vadné elektronické části svítilny probíhá z čelní strany svítilny, což v mnoha případech nemusí být prostorově komfortní. Součástí DPS s LED jsou i elektronické komponenty, tudíž pravděpodobnost poruchy, a tedy nutnost výměny této DPS, je vyšší a stoupá s počtem a typem těchto komponentů, přičemž optické vlastnosti svítilny nejsou tímto provedením vůbec řešeny.

Zejména pro světelnou signalizaci v železniční dopravě je známé konstrukční provedení svítilny podle WO 2022183230 A1 maximálně eliminující nežádoucí fantomický vratný odraz sklonem vnějšího optického krytu o 45° nebo větší úhel směrem dolů. Toto provedení také eliminuje znečišťování vnějšího optického krytu a umožňuje tak prodloužit intervaly jeho údržby. Vhodné konstrukční uspořádání pro umístění topného tělesa eliminuje případné usazování sněhu na vnější čočce. Nevýhodou je složitá optická konstrukce použitých čoček. Světelné paprsky svítilny díky specifické konstrukci své optické soustavy výrazně eliminující nežádoucí fantomický vratný odraz, jsou definovány a směřovány pouze do stran a směrem dolů od vodorovné osy svítilny. Některé národní normy však pro světelnou signalizaci na pozemních komunikacích požadují definovanou svítivost i nad vertikální osu svítilny. Použití standardní technologie DPS, a to i se zesílenými měděnými spoji pro odvod tepla, pro osazení LED nemusí být dostatečné v případě

- 3 CZ 309937 B6 využití minimálního množství LED jako zdroje světla, a vzniká riziko zvýšeného tepelného namáhání LED, a to i s ohledem na uvažované a požadované limitní hodnoty okolní venkovní teploty svítilny.

Snahou předkládaného řešení je s využitím všech známých poznatků a odstraněním nedostatků používaných systémů maximálně zefektivnit použití technologie LED pro svítilny světelné signalizace řízení dopravy na pozemních komunikacích, zejména železničních přejezdech. Použitím jednoho centrálního zdroje světla obsahujícího dva galvanicky oddělené bodové zdroje světla je umožněna vysoká dostupnost funkce svítilny a její provoz se sníženou intenzitou vzniku poruch. Díky navrženému vhodnému optickému systému je dosaženo požadovaných optických parametrů, jako je homogenita světla s rovnoměrností rozložení jasu, dostatečně nízký nežádoucí fantomický odrazu, chromatičnost a prostorové rozložení svítivosti, a to při dodržení minimálního tepelného namáhání všech komponentů svítilny.

Podstata technického řešení

Stanoveného cíle je dosaženo vynálezem, kterým je svítilna, zejména pro světelnou signalizaci určenou pro řízení provozu na pozemních komunikacích, jejíž optická soustava obsahuje centrální zdroj světla umístěný na desce plošných spojů uchycené rozebíratelně ke korpusu, dále kondenzor s výhodou v provedení Fresnelovy čočky a optický kryt. Podstatou vynálezu je, že centrální zdroj světla je tvořen alespoň dvěma bodovými zdroji světla, s výhodou LED, a že mezi kondenzorem a optickým krytem je vložen rozptylný člen, který je tvořen plochým diskem, jehož obrysový tvar je shodný s obrysem kondenzoru a jehož čelní výstupní plocha je dostředně směrem k optické ose soustavy tvarována, přičemž bodové zdroje světla jsou na desce plošných spojů umístěny v ohniskové vzdálenosti v těsné blízkosti optické osy kondenzoru, a to symetricky vzhledem k optické ose kondenzoru, přičemž deska plošných spojů je připevněna ke korpusu přes teplovodivou podložku, která je uchycena na ploše výřezu vytvořené nad otvorem vstupního čela dutého korpusu.

Ve výhodném provedení je čelní výstupní plocha rozptylného členu dostředně tvarována tak, že je zajištěno směrování světelných paprsků od osy optické soustavy směrem ke krajům rozptylného členu, přičemž vstupní vnitřní plocha rozptylného členu je rovinná a kolmá k optické ose.

V dalším výhodném provedení je čelní výstupní plocha rozptylného členu dostředně tvarována tak, že je zajištěno směrování světelných paprsků od osy optické soustavy směrem ke krajům rozptylného členu, přičemž vstupní vnitřní plocha rozptylného členu je stupňovitá a kolmá k optické ose.

Je výhodné, když bodový zdroj světla je tvořen jednou nebo více jak jednou LED a optický kryt je zatmaven pro dostatečné zabránění vzniku nežádoucího fantomického vratného odrazu.

Konečně je výhodné, když bodové zdroje světla jsou galvanicky odděleny pro možnost samostatného nezávislého a zálohovaného použití libovolného z obou bodových zdrojů světla umístěných vzhledem optické ose symetricky v horizontální rovině a když deska plošných spojů, teplovodivá podložka a korpus jsou vyrobeny z materiálu o vysoké tepelné vodivosti, zejména z mědi nebo z hliníku, pro zajištění odvodu tepla od bodových zdrojů světla při zachování stálosti funkčních parametrů bodových zdrojů světla.

Vynálezem se dosahuje nového a vyššího světelného účinku oproti známým řešením svítilen pro stejné užití v tom, že použitím jednoho centrálního zdroje světla obsahujícího dva galvanicky oddělené bodové zdroje světla (LED) umístěné v těsné blízkosti ohniska kondenzoru je dosažena zvýšená efektivita provozu svítilny a vysoká dostupnost plnohodnotné funkce svítilny, když při eventuálním vzniku poruchy jednoho bodového zdroje světla dojde k rozsvícení druhého

- 4 CZ 309937 B6 bodového zdroje světla (LED) shodných parametrů a výsledné parametry celé svítilny zůstávají na stejné požadované úrovni. Další výhodou řešení je zjednodušená detekce poruchy funkčního bodového zdroje světla a jeho napájecího zdroje, když při eventuálním vzniku poruchy některého z nich dojde ke kompletnímu výpadku celého jednoho bodového zdroje světla a k rozsvícení druhého bodového zdroje světla pomocí jeho samostatného napájecího zdroje, takže svítilna funguje nadále s požadovanými, vizuálně nezměněnými optickými parametry. Představovaná konstrukce svítilny zahrnuje korpus fixující oba bodové zdroje světla v definované pozici v těsné blízkosti ohniska kondenzoru (Fresnelovy čočky) a sloužící zároveň jako chladič pro odvod tepla vznikajícího průchodem napájecího proudu bodovým zdrojem světla a přes DPS vyrobenou technologií IMS (Insulated Metal Substrate) a přes teplovodivou podložku jej emituje do okolí svítilny. Konečné řešení zaručuje zjednodušenou údržbu svítilny, když při vzniku poruchy je umožněno snadno vyměnit celek DPS osazený centrálním zdrojem světla a korpusem, popřípadě kondenzor nebo rozptylný člen, jednoduchým montážním úkonem ze zadní strany svítilny. Představované řešení dále umožňuje jak omezení vzniku nežádoucího fantomického vratného odrazu svítilny nanesením světlopohlcující vrstvy na vnitřní část korpusu a DPS ze strany osazeného centrálního zdroje světla a použitím vhodně zatmaveného materiálu vnějšího optického krytu, tak zajištění vysoké rovnoměrnosti rozložení jasu opticky činné plochy svítilny i v případě výpadku jednoho libovolného bodového zdroje světla, a to bez vizuální pozorovatelné změny.

Objasnění obrázků

Konkrétní příklady provedení vynálezu jsou schematicky znázorněny na připojených výkresech, kde:

obr. 1 je boční pohled na svítilnu v řezu při jejím rozdělení na dva montážní celky a se znázorněním průchodu světelných paprsků;

obr. 2 je axonometrický pohled na svítilnu v explodovaném provedení;

obr. 3 a) je částečný čelní axonometrický pohled na svítilnu z obr. 1 v explodovaném provedení;

obr. 3b) a 3c) jsou alternativní provedení DPS osazené dvěma bodovými zdroji světla v blízkosti optické osy v různém variantním provedení;

obr. 4 je částečný zadní axonometrický pohled na svítilnu z obr. 1 v explodovaném provedení;

obr. 5a) a 5b) jsou boční pohledy na dvě alternativy provedení rozptylného členu se znázorněním průchodu paprsků; a obr. 6a) až 6d) je optický kryt v pohledu zepředu, zezadu, v řezu a detailu středové části výstupní plochy krytu.

Výkresy, které znázorňují představovaný vynález a následně popsané příklady konkrétních provedení v žádném případě neomezují rozsah ochrany uvedený v definici, ale jen objasňují podstatu vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Svítilna v základním provedení znázorněném na obr. 1 je tvořena centrálním zdrojem světla obsahujícím dva samostatné, galvanicky oddělené bodové zdroje 1 světla shodných parametrů instalované na desce 2 plošných spojů (DPS) připevněné zevně ke korpusu 3, kondenzorem 4, rozptylným členem 5 a optickým krytem 6.

- 5 CZ 309937 B6

Centrální zdroj světla je tvořen dvěma galvanicky oddělenými bodovými zdroji 1 světla, z nichž každý je v základním provedení tvořen jednou LED (Light-Emitting Diode) shodných parametrů. Obě LED jsou umístěny v ohniskové vzdálenosti symetricky v oblasti (těsné blízkosti) optického ohniska kondenzoru 4 (Fresnelovy čočky) ležícího na optické ose o, přičemž vlnová délka vyzařovaných optických paprsků použitých LED definuje celkovou požadovanou barevnost světla vyzařovaného svítilnou. Je však také možné použít centrální zdroj světla vyzařující bílou barvu o vhodné barevné teplotě a finální požadovanou barevnost svítilny dotvořit vhodným zabarvením některého z dalších prvků optické soustavy. Bodový zdroj 1 světla (LED) může být tvořen fyzicky jedním světlo vyzařujícím čipem umístěným v definovaném pouzdře (komponentě), nebo velmi malým množstvím čipů umístěných v jednom anebo i více pouzdrech (komponentech) a vždy tak, aby bylo možné tento bodový zdroj 1 světla plnohodnotně funkčně zálohovat a zároveň aby byl umístěn v ohniskové vzdálenosti v těsné blízkosti optického ohniska kondenzoru 4 (Fresnelovy čočky). Výsledný svit svítilny emituje vždy jen jeden bodový zdroj 1 světla, v optimálním příkladném znázorněném provedení svítilny jen jedna LED bodového zdroje 1 světla, když oba bodové zdroje 1 světla (použité LED) jsou voleny tak, aby z pohledu výsledných optických parametrů svítilny byly záměnné. Případný výpadek jednoho bodového zdroje 1 světla, tedy LED, tak není při zajištění okamžitého přepnutí napájení na druhý bodový zdroj 1 světla, tedy LED, nijak opticky patrný, a i nadále jsou splněny veškeré požadované optické parametry svítilny, přičemž optický vjem z generovaného světla svítilny se nijak nemění. S výhodou je možné využívat pro funkci svícení svítilny střídavě obě použité LED obou bodových zdrojů 1 světla, a tím zajistit veškerou diagnostiku funkce obou LED i s navazující neznázorněnou elektronikou (napájením).

DPS 2 je vyrobená optimálně technologií IMS (Insulated Metal Substrate), což zajišťuje dosažení co možná nejefektivnějšího odvodu tepla od čipů LED, vznikajícího průchodem napájecích proudů. Jedná se o plošný spoj, jenž umožňuje přivést k oběma bodovým zdrojům 1 světla, tedy LED, galvanicky odděleně elektrickou energii díky na něm umístěným svorkovnicím, konektorům či přímo pájeným spojům, fixuje centrální zdroj světla v definované pozici a dostatečně efektivně od něj odvádí teplo tak, aby teplota obou bodových zdrojů 1 světla nepřekročila hodnotu zaručující dostatečnou stálost parametrů a vysokou spolehlivost jeho funkce. S výhodou je možné použít DPS 2 technologie IMS s měděným nebo hliníkovým jádrem, ale není vyloučeno použití i jiného materiálu s vhodnými teplovodními a elektrickými vlastnostmi. Tvar DPS 2 nemusí mít oválný obrys, může být libovolný, pokud zajišťuje výše zmíněné požadavky.

DPS 2 je rozebíratelně připevněna ke korpusu 3 přes teplovodivou podložku 21 a uchycena na ploše výřezu 314 vytvořené nad otvorem 311 vstupního čela 31 dutého korpusu 3, přičemž výřez 314 má stejný obvodový tvar jako teplovodivá podložka 21 a DPS 2. Korpus 3 svítilny, plnící funkci fixačního elementu pro uchycení DPS 2 a zároveň chladiče s dostatečnou tepelnou vodivostí zaručující vyhovující stálost parametrů použitých LED, s DPS 2 s oběma bodovými zdroji 1 světla umístěnými v oblasti optické osy optického systému, a to v ohniskové vzdálenosti kondenzoru 4 a situovanými symetricky horizontálně vedle sebe, tak tvoří jeden montážní celek, který lze v případě nutnosti, například při poruše centrálního zdroje světla ze svítilny jednoduše vyjmout a vyměnit. Výstupní čelo 32 korpusu 3 je opatřeno obvodovým nákružkem 321, na jehož vnějším obvodu jsou vytvořeny pravidelně rozmístěné úchyty 322 pro umožnění rozebíratelného připojení celku k neznázorněné konstrukci skříně svítilny, s výhodou pomocí neznázorněných čepů, bajonetů nebo jiných standardních spojovacích prvků. Korpus 3 je optimálně vyroben z teplovodivého materiálu o nízké hmotnosti, např. hliníkové slitiny tvaru kužele, a jeho vnější povrch je opatřen řadou výstupků 33 vhodných pro rozptýlení tepla zvětšením plochy, například podélným žebrováním, jak je detailně znázorněno na obr. 3a) a obr. 4. Povrchy vnitřní části korpusu 3 i DPS 2 osazené bodovými zdroji světla 1 jsou opatřeny neznázorněnou povrchovou vrstvou, například matnou černou barvou, snižující odrazivost světelných paprsků za účelem snížení nežádoucího fantomického odrazu.

- 6 CZ 309937 B6

Jak je patrné z obr. 3b) a obr. 3c), centrální zdroj světla, tedy fyzicky dva oddělené bodové zdroje 1 světla umístěné symetricky horizontálně vedle sebe a osazené na DPS 2, nemusí být realizovány jednou LED, ale v alternativních provedeních mohou být bodové zdroje 1 světla realizovány dvěma LED nebo řadou LED umístěných v těsné blízkosti optické osy o.

Kondenzor 4 a rozptylný člen 5 jsou uloženy ve vnitřním prostoru optického krytu 6, jak je patrné z obr. 1, který je rozebíratelně připojen k neznázorněné konstrukci skříně svítilny. Kondenzor 4 je s výhodou realizován v provedení Fresnelovy čočky, což snižuje prostorové nároky celé optické soustavy. Fresnelova čočka zachytává světelné paprsky v širokém rozpětí generované bodovým zdrojem světla 1 a provádí kolimaci paprsků směřujících do rozptylného členu 5.

Rozptylný člen 5, jako divergentní prvek optické soustavy, je tvořen plochým diskem, jehož obrysový tvar je shodný s obrysem kondenzoru 4 a jehož čelní výstupní plocha 51 je dostředně, tedy k optické ose o, tvarována tak, že jsou světelné paprsky směrovány na hraně disku od osy o optické soustavy směrem ke krajům rozptylného členu 5, což má přínosný vliv na celkové prostorové rozložení svítivosti. Jak je patrné z obr. 5b), nemusí být vstupní vnitřní plocha 52 rovinná a kolmá k optické ose o, ale může být skokově odstupňována, popřípadě jinak tvarována. Materiál rozptylného členu 5 může být plně čirý nebo definovaně zatmavený, což může mít vliv na optické parametry svítilny, jako jsou rovnoměrnost rozložení jasu, fantomický vratný odraz a další vlastnosti.

Optický kryt 6 tvoří vnější část navržené optické soustavy a z pohledu přenosu optických paprsků jde o difuzor kruhového tvaru homogenně rozptylující procházející paprsky definovaným směrem. Je složen z jednotlivých tvarovaných difuzních prvků 62 (čoček) rozmístěných po celé své aktivní ploše, jak je znázorněno na obr. 6a), obr. 6c) a obr. 6d). Jednotlivé difúzní prvky 62 optického krytu 6 jsou tvarovány tak, že směrují v každém místě procházející světelné paprsky definovaně takovým způsobem, že výsledné prostorové rozložení svítivosti vyhovuje požadavkům kladeným na svítilny světelné signalizace řízení dopravy na pozemních komunikacích, a to i v případě normovaných požadavků pro výstražníky směrem vzhůru od osy svítilny. Definované zatmavení materiálu optického krytu 6 vede k podstatné eliminaci nežádoucího fantomického vratného odrazu bez toho, aby mělo vliv na chromatičnost výsledného světla svítilny, a to takovým způsobem, že vyhovuje normativním požadavkům kladeným na svítilny světelné signalizace řízení dopravy na pozemních komunikacích. Zároveň zatmavení materiálu optického krytu 6 eliminuje množství paprsků (slunečního svitu) případně vnikajících z vnější čelní strany do svítilny a potencionálně tepelně ohrožujících použitý bodový zdroj 1 světla. Optický kryt 6 je vyroben z odolného materiálu, například z polykarbonátu, voleného tak, aby svou mechanickou odolností chránil celou optickou soustavu před vnějšími vlivy. V příkladném provedení je optický kryt 6 situován kolmo k optické ose o svítilny, avšak není vyloučeno ani sklonění optického krytu 6 ve vertikální rovině z důvodu např. snížení nežádoucího fantomického vratného odrazu. V příkladném provedení je činná plocha 61 optického krytu 6 vypouklá směrem vně svítilny, není však vyloučen ani plochý tvar optického krytu 6.

Celá optická soustava popisovaného provedení je optimálně určena jako vestavba do skříně svítilny signálu pro řízení dopravy na pozemních komunikacích, zejména skříní výstražníků železničního přejezdového zabezpečovacího zařízení apod. Výslednou barevnost (chromatičnost) světla popisovaného provedení svítilny určuje výhradně typ použitých bodových zdrojů 1 světla (LED).

- 7 CZ 309937 B6

Průmyslová využitelnost

Svítilna podle vynálezu je určena k použití zejména pro světelnou signalizaci určenou pro řízení 5 provozu na pozemních komunikacích, a to především pro zabudování do skříní výstražníků, kterými jsou vybaveny železniční přejezdy.

Claims (7)

1. Svítilna, zejména pro světelnou signalizaci určenou pro řízení provozu na pozemních komunikacích, jejíž optická soustava obsahuje centrální zdroj světla umístěný na desce plošných spojů uchycené rozebíratelně ke korpusu, dále kondenzor, s výhodou v provedení Fresnelovy čočky, a optický kryt, vyznačující se tím, že centrální zdroj světla je tvořen alespoň dvěma bodovými zdroji (1) světla, s výhodou LED, a že mezi kondenzorem (4) a optickým krytem (6) je vložen rozptylný člen (5), který je tvořen plochým diskem, jehož obrysový tvar je shodný s obrysem kondenzoru (4) a jehož čelní výstupní plocha (51) je dostředně směrem k optické ose (o) soustavy tvarována, přičemž bodové zdroje (1) světla jsou na desce (2) plošných spojů umístěny v ohniskové vzdálenosti v těsné blízkosti optické osy kondenzoru (4), a to symetricky vzhledem k optické ose kondenzoru (4), přičemž deska (2) plošných spojů je připevněna ke korpusu (3) přes teplovodivou podložku (21), která je uchycena na ploše výřezu (314) vytvořené nad otvorem (311) vstupního čela (31) dutého korpusu (3).

2. Svítilna podle nároku 1, vyznačující se tím, že čelní výstupní plocha (51) rozptylného členu (5) je dostředně tvarována tak, že je zajištěno směrování světelných paprsků od osy (o) optické soustavy směrem ke krajům rozptylného členu (5), přičemž vstupní vnitřní plocha (52) rozptylného členu (5) je rovinná a kolmá k optické ose (o).

3. Svítilna podle nároku 1, vyznačující se tím, že čelní výstupní plocha (51) rozptylného členu (5) je dostředně tvarována tak, že je zajištěno směrování světelných paprsků od osy (o) optické soustavy směrem ke krajům rozptylného členu (5), přičemž vstupní vnitřní plocha (52) rozptylného členu (5) je stupňovitá a kolmá k optické ose (o).

4. Svítilna podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že bodový zdroj (1) světla je tvořen jednou nebo více jak jednou LED.

5. Svítilna podle nároku 1, vyznačující se tím, že optický kryt (6) je zatmaven pro dostatečné zabránění vzniku nežádoucího fantomického vratného odrazu.

6. Svítilna podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že bodové zdroje (1) světla jsou galvanicky odděleny pro možnost samostatného nezávislého a zálohovaného použití libovolného z obou bodových zdrojů (1) světla umístěných vzhledem optické ose (o) symetricky v horizontální rovině.

7. Svítilna podle některého z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že deska (2) plošných spojů, teplovodivá podložka (21) a korpus (3) jsou vyrobeny z materiálu o vysoké tepelné vodivosti, zejména z mědi nebo z hliníku, pro zajištění odvodu tepla od bodových zdrojů (1) světla při zachování stálosti funkčních parametrů bodových zdrojů (1) světla.