CZ37030U1

CZ37030U1 - Flashlight, especially for light signalling for traffic management on land

Info

Publication number: CZ37030U1
Application number: CZ2023-40741U
Authority: CZ
Inventors: Vladimír Miška; Vladimír Ing. Miška; Jozef PavlĂk; Jozef Pavlík
Original assignee: AŽD Praha s.r.o.
Priority date: 2023-02-17
Filing date: 2023-02-17
Publication date: 2023-04-27

Description

Svítilna, zejména pro světelnou signalizaci určenou pro řízení provozu na pozemních komunikacíchFlashlight, especially for light signaling intended for traffic management on land

Oblast technikyField of technology

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.The proposed solution relates to outdoor light signaling for traffic control on roads, especially at railway crossings, and solves a new version of a lamp equipped with a central light source based on the use of LED (Light-Emitting Diode) technology, i.e. electroluminescent diodes.

Popis dosavadního stavu technikyDescription of the current state of the art

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 emitované svítilnou.The use of LED technology as a light source for light signaling lamps, e.g. traffic lights or warning lights, is already quite common, when they are used mainly for reasons of low energy consumption, higher reliability, lifetime, and a reduction in the space required for installation in lamps compared to incandescent lamps. Originally, matrices of commercially available high-brightness LEDs were used, which in large numbers, usually several tens of pieces, largely filled the entire space of the active, light-emitting surfaces of the lamp due to their mutual spatial distribution. LEDs were mostly placed in one plane on a printed circuit board, often circular in shape, copying the shape of the active, light-emitting surface of the lamp. An optical cover was placed in front of the LED, which prevented possible mechanical damage to the LED from the outside, ensured resistance to the effects of weather and, with its optical properties, often adjusted the direction of the light rays emitted by these LEDs, i.e. the spatial distribution of luminosity, or completed the overall required color of the light emitted by the lamp.

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.From the point of view of the electrical connection, these LEDs were usually divided into several groups in series or series-parallel connection, and these groups often had a separate power supply. The above design of lamps with LED technology also shows shortcomings. A large number of used LEDs, which are needed to achieve the required lamp luminance values, degrades the overall reliability of the lamp due to their number, because the high number of structural components causes an increase in the intensity of lamp failures. The number of used LEDs distributed over the active, light-emitting surface of the lamp causes an increase in the phantom return reflection of the lamp, as each used LED acts as a partial mirror for light entering from the outside. Another disadvantage is that the number of LEDs in a series or series-parallel connection makes it difficult to identify the LED in the event of its failure, and when using separate power supplies powering individual groups of LEDs, the reliability of the lamp is degraded by the increased number of electrical components, because the intensity of lamp failures is increased. In the case of powering all used LEDs with one power source, one malfunction leads to the complete extinguishing of the lamp. When one of the power supplies malfunctions, a part or group of LEDs will go out completely, which results in both a reduction in the total emitted luminosity of the lamp, and also has an adverse effect on the uniformity of the distribution of the brightness of the active surface of the lamp and a deteriorated perception of the desired homogeneous light. A possible failure of one or some LEDs results in a reduction of the total emitted luminosity of the lamp and, on the other hand, can have an adverse effect on the uniformity of the brightness distribution of the active surface of the lamp and a deteriorated perception of the required light homogeneity.

Poslední známá provedení svítilen se snaží eliminovat výše uvedené nedostatky prvotního použití technologie LED ve světelné signalizaci řízení dopravy na pozemních komunikacích.The last known design of the lamps tries to eliminate the aforementioned shortcomings of the initial use of LED technology in light signaling for traffic control on roads.

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 případnou poruchou některé nebo některých z nich dojde k celkovému snížení svítivosti svítilny,According to the file EP 0860805 A1, it is known to design an optical system using a number of high-brightness LEDs distributed on a printed circuit board (DPS) so that the optical rays emitted by these LEDs and passing through a suitably placed condenser are dispersed to the required angles on the external dispersion lens. The disadvantage of the solution is that a number of LEDs are used, when a possible failure of one or some of them leads to a total reduction in the luminosity of the lamp,

- 1 CZ 37030 U1 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.- 1 CZ 37030 U1, i.e. changes in the spatial distribution of luminosity. As the distance of the LED location from the optical axis of the condenser increases, the efficiency of the forward transmission of light rays decreases. The amount of LEDs used excludes the possibility of placing them in close proximity to the optical axis of the condenser, and this can lead to an increase in the energy consumption of this solution. The possible use of separate individual condenser elements in front of each LED can have an adverse effect on the evenness of the brightness distribution of the active surface of the lamp and worsen the perception of the desired homogeneous light, especially in the event of a LED failure. The number of LEDs used leads to a reduction in the reliability of the solution and makes it difficult to identify a possibly broken LED, as a higher overall intensity of failures can be assumed when a larger number of components are used.

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.According to the document EP 0905439 A2, it is known to design a lamp using a higher number of high-brightness LEDs suitably distributed over the surface of the printed circuit board so that the optical rays emitted by these LEDs and passing through separate condensers suitably placed in front of each LED are dispersed to the required angles on the outer cover disc. The disadvantage is that a large number of LEDs are used, when a possible failure of one or more of them leads to a total reduction of the luminosity of the lamp and a change in the spatial distribution of the luminosity. The use of separate condenser elements in front of each LED can have an adverse effect on the evenness of the brightness distribution of the lamp's active surface and worsen the perception of the desired homogeneous light, especially in the event of an LED failure, but this undesirable phenomenon is reduced by increasing the number of LEDs used. A higher number of used LEDs leads to a decrease in reliability and a possible increase in unwanted phantom reflection and makes it difficult to identify a possibly broken 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.From the solution presented in EP 1091167 A2, it is known to use a unit quantity of high-brightness LEDs appropriately distributed in groups, at least two in each group in a horizontal arrangement, on the surface of the printed circuit board, so that the optical rays emitted by these LEDs, passing through separate condensers appropriately placed in front of each group of LEDs and, on the one hand, by a lamella grid reducing unwanted phantom return reflection, they are dispersed to the required angles by a dispersion screen. A relatively large number of LEDs are still used, placed in groups connected in such a way that the failure or failure of one LED does not affect the function of other LEDs of the same group, but may cause the LEDs in other groups not to light up, resulting in an overall reduction in the luminosity of the lamp. The use of separate individual condenser elements in front of each LED can have an adverse effect on the evenness of the brightness distribution of the active surface of the lamp and worsen the perception of the desired homogeneous light, especially in the event of a LED failure. Although the presence of a lamellar grid significantly eliminates the unwanted phantom return signal, it does, to a certain extent, reduce the efficiency of the lamp's light emission in the affected angles and may affect the homogeneity of the lamp's active surface. Another disadvantage is that the cover of the lamp, which fixes the position of the PCB with the LED, the condenser, the lamella grid and the scattering screen, does not fulfill the function of heat dissipation, and therefore it is necessary to place a separate cooler for heat dissipation from the individual LEDs to the PCB.

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 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.Especially for light signaling in railway transport, the lamp solution according to US 11155285 B2 is known, using a number of high-brightness LEDs suitably distributed on the surface of the printed circuit board so that the optical rays emitted by these LEDs pass through four optical lenses placed behind each other in the axial axis with respect to the LED and causing a suitable divergence and collimation of transmitted light rays. This optical system is configurable, and by changing the axial position of the third lens, realized in the form of a Fresnel lens, and the design of the fourth external lens, the properties can be changed, especially the spatial distribution of the luminosity of the light emitted by this entire optical system, i.e. the flashlight. The solution is suitable with advantage for railway signals placed on a straight track as well as in an arch. The disadvantage is the use of a large number of LEDs, one in the center and others placed regularly in a circle around it, when a possible failure of one of them will lead to a total reduction in the luminosity of the lamp. The number of used LEDs leads to a decrease in the reliability of the lamp and to the difficulty of identifying a possibly broken LED. The proposed optical system does not solve the elimination of unwanted phantom return reflection, and the use of individual separate connecting lenses in front of each LED has, in the event of a LED failure, an adverse effect on the uniformity of the brightness distribution of the active surface of the lamp and a deteriorated perception of the desired homogeneous light.

- 2 CZ 37030 U1- 2 CZ 37030 U1

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.According to EP 0415026 A2, for light signaling in railway transport, the use of a system of a separate light box is known, in which a light source with the necessary cooling is located, and from this place the light is guided by light guides to a remote lamp. In the lamp, before the light guides exit over the entire circular surface of the lamp, lenses are suitably placed to disperse the rays in the desired direction, and they are then protected from the outside by the front cover. The disadvantage of the solution is that in case of failure of the only light source located in the lamp housing, the entire lamp will go out undesirably. Furthermore, the principle of a separate lamp housing and the transmission of light using light guides to a remote lamp is structurally unsuitable for road traffic light control. The use of separate circular lenses in front of each light pipe outlet can have an adverse effect on the evenness of the brightness distribution of the lamp's active surface and worsen the perception of the desired homogeneous light. The structure is adapted for the use of an omnidirectional light source, i.e. a light bulb, usually halogen, and not an LED, and it is therefore an energy-efficient device, when the entire structure is designed to facilitate the replacement of the light source in the event of its failure.

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.According to EP 1107210 A1, it is known to use a smaller number of high-brightness LEDs specifically arranged on a PCB, namely in three rows with the same pitch and eight columns with different pitches, which are offset and make a defined angle with the axis of the lamp, so that the optical rays emitted by these LEDs passing through a suitably placed condenser in the form of a Fresnel lens, they are dispersed to the required angles on the external dispersion screen. This design of the flashlight significantly eliminates unwanted phantom back reflection. A number of LEDs are still used, when a possible failure of one or more of them will lead to a total reduction in the luminosity of the lamp. The amount of LEDs used leads to a reduction in the reliability of operation and makes it difficult to identify a possibly broken LED, when an LED failure can cause an undesirable effect on the spatial distribution of the lamp's luminosity and worsen the perception of the desired homogeneous light. Placing the LED outside the focal point of the condenser, the so-called blurring of the image, reduces the efficiency of the forward transmission of light rays, the more the LED is further away.

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.From the description given in US 20190011114 A1, the design arrangement of the lamp is known, consisting of a light source, preferably formed by a number of LEDs placed on a PCB, an internal lens that is mechanically connected to this PCB and forms a single unit with it, and an external lens that it is mechanically connected to the lamp housing. The light beam generated by the LED is directed out of the lamp in the desired direction through both lenses. In the event of a failure of the LED or other components located on the PCB, this unit, including the inner lens, can be replaced without the need to dismantle the outer lens by opening the front side of the lamp housing. The defective electronic part of the lamp is replaced from the front side of the lamp, which in many cases may not be spatially comfortable. Electronic components are also part of the PCB with LED, therefore the probability of failure, and therefore the need to replace this PCB, is higher and increases with the number and type of these components, while the optical properties of the lamp are not solved by this design at all.

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 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.Especially for light signaling in railway transport, the design of the lamp according to WO 2022183230 A1 is known to maximally eliminate unwanted phantom return reflection by tilting the outer optical cover by 45° or a greater downward angle. This design also eliminates contamination of the outer optical cover and thus allows for longer maintenance intervals. A suitable structural arrangement for the location of the heating element eliminates the possible accumulation of snow on the outer lens. The disadvantage is the complex optical design of the lenses used. Thanks to the specific construction of its optical system, the light rays of the lamp significantly eliminate unwanted phantom back reflection, are defined and directed only to the sides and downwards from the horizontal axis of the lamp. However, some national standards for light signaling on roads require a defined luminosity even above the vertical axis of the lamp. The use of standard PCB technology, even with reinforced copper joints for heat dissipation, for LED placement may not be sufficient in the case of using a minimum amount of LEDs as a light source, and there is a risk of increased thermal stress on the LED, even with regard to the considered and required limit values ambient outdoor temperature of the lamp.

- 3 CZ 37030 U1- 3 CZ 37030 U1

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 odraz, chromatičnost a prostorové rozložení svítivosti, a to při dodržení minimálního tepelného namáhání všech komponentů svítilny.The aim of the presented solution is to make use of all known knowledge and eliminate the shortcomings of the used systems to maximize the efficiency of the use of LED technology for traffic control light signaling lamps on roads, especially railway crossings. By using one central light source containing two galvanically separated point light sources, a high availability of the lamp function and its operation with a reduced intensity of malfunctions are enabled. Thanks to the designed suitable optical system, the required optical parameters are achieved, such as homogeneity of light with uniformity of brightness distribution, sufficiently low unwanted phantom reflection, chromaticity and spatial distribution of luminosity, while maintaining minimum thermal stress on all lamp components.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Stanoveného cíle je dosaženo technickým řešením, 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 řešení 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.The set goal is achieved by a technical solution, which is a lamp, especially for light signaling intended for traffic control on roads, the optical system of which includes a central light source located on a printed circuit board removably attached to the body, as well as a condenser preferably in the form of a Fresnel lens and an optical cover. The essence of the solution is that the central light source consists of at least two point light sources, preferably LEDs, and that a scattering member is inserted between the condenser and the optical cover, which is made up of a flat disc, the contour shape of which is the same as the contour of the condenser, and whose front output the surface is shaped centrally towards the optical axis of the system, while the point light sources are located on the printed circuit board at a focal distance in close proximity to the optical axis of the condenser, symmetrically with respect to the optical axis of the condenser, while the printed circuit board is attached to the body via a heat-conducting pad , which is attached to the cut-out surface created above the opening of the entrance face of the hollow body.

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.In a preferred embodiment, the front exit surface of the scattering member is concentrically shaped so that the direction of light rays from the axis of the optical system towards the edges of the scattering element is ensured, while the input inner surface of the scattering element is flat and perpendicular to the optical axis.

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.In another advantageous embodiment, the front exit surface of the scattering member is concentrically shaped so that the direction of light rays from the axis of the optical system towards the edges of the scattering element is ensured, while the input inner surface of the scattering element is stepped and perpendicular to the optical axis.

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.It is advantageous if the point light source consists of one or more than one LED and the optical cover is darkened to sufficiently prevent unwanted phantom back reflection.

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.Finally, it is advantageous when the point light sources are galvanically separated for the possibility of independent and backup use of any of the two point light sources located symmetrically in the horizontal plane with respect to the optical axis, and when the printed circuit board, the thermally conductive pad and the body are made of a material with high thermal conductivity , especially made of copper or aluminum, to ensure the removal of heat from point light sources while maintaining the constancy of the functional parameters of point light sources.

Technickým řešením 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 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 svítilnaThe technical solution achieves a new and higher lighting effect compared to known solutions of lamps for the same use, in that by using one central light source containing two galvanically separated point light sources (LED) located in close proximity to the focus of the condenser, increased lamp operation efficiency and high availability are achieved full functionality of the lamp when, in the event of a failure of one point light source, a second point light source (LED) with the same parameters lights up and the resulting parameters of the entire lamp remain at the same required level. Another advantage of the solution is the simplified detection of a malfunction of a functional point light source and its power source, when, in the event of a failure of one of them, a complete failure of one point light source occurs and the second point light source lights up using its separate power source, so that the flashlight

- 4 CZ 37030 U1 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.- 4 CZ 37030 U1 continues to function with the required, visually unchanged optical parameters. The presented design of the lamp includes a body fixing both point light sources in a defined position in close proximity to the focus of the condenser (Fresnel lens) and serving at the same time as a heat sink for the removal of heat generated by the passage of the supply current through the point light source and through the DPS produced by IMS (Insulated Metal Substrate) technology and through it emits a heat-conducting pad into the vicinity of the lamp. The final solution guarantees simplified maintenance of the lamp when, in the event of a malfunction, it is possible to easily replace the whole PCB equipped with a central light source and body, or possibly a condenser or a diffusing element, with a simple assembly operation from the back of the lamp. The proposed solution also enables the limitation of unwanted phantom return reflection of the lamp by applying a light-absorbing layer to the inner part of the body and the PCB from the side of the installed central light source and by using a suitably darkened material of the outer optical cover, as well as ensuring a high uniformity of the brightness distribution of the optically active surface of the lamp even in the event of a failure of one arbitrary point source of light, without a visually observable change.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Konkrétní příklady provedení technického řešení 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;Specific examples of the implementation of the technical solution are shown schematically in the attached drawings, where Fig. 1 is a side view of the lamp in section when it is divided into two assembly units and showing the passage of light rays;

obr. 2 je axonometrický pohled na svítilnu v explodovaném provedení;Fig. 2 is an axonometric view of the lamp in an exploded embodiment;

obr. 3 a je částečný čelní axonometrický pohled na svítilnu z obr. 1 v explodovaném provedení;Fig. 3a is a partial frontal axonometric view of the lamp of Fig. 1 in an exploded embodiment;

obr. 3b a obr. 3c jsou alternativní provedení DPS osazené dvěma bodovými zdroji světla v blízkosti optické osy v různém variantním provedení;Fig. 3b and Fig. 3c are an alternative embodiment of a PCB equipped with two point light sources near the optical axis in a different variant embodiment;

obr. 4 je částečný zadní axonometrický pohled na svítilnu z obr. 1 v explodovaném provedení;Fig. 4 is a partial rear axonometric view of the lamp of Fig. 1 in an exploded embodiment;

obr. 5a a obr. 5b jsou boční pohledy na dvě alternativy provedení rozptylného členu se znázorněním průchodu paprsků; a obr. 6a až obr. 6d představují optický kryt v pohledu zepředu, zezadu, v řezu a detailu středové části výstupní plochy krytu.Fig. 5a and Fig. 5b are side views of two alternative designs of the diffusing member showing the passage of rays; and Fig. 6a to Fig. 6d represent the optical cover in front, rear, section and detail of the central part of the outlet surface of the cover.

Výkresy, které znázorňují představované technické řešení a následně popsané příklady konkrétních provedení v žádném případě neomezují rozsah ochrany uvedený v definici, ale jen objasňují podstatu řešení.The drawings that illustrate the presented technical solution and subsequently described examples of specific implementations in no way limit the scope of protection stated in the definition, but only clarify the essence of the solution.

Příklady uskutečnění technického řešeníExamples of implementing a technical solution

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.The flashlight in the basic version shown in Fig. 1 consists of a central light source containing two separate, galvanically separated point sources 1 of light of the same parameters installed on a printed circuit board 2 (DPS) attached externally to the body 3, a condenser 4, a diffusing element 5 and an optical cover 6.

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 světlaThe central light source consists of two galvanically separated point sources 1 of light, each of which in the basic design consists of one LED (Light-Emitting Diode) with the same parameters. Both LEDs are placed at a focal distance symmetrically in the area (close proximity) of the optical focus of the condenser 4 (Fresnel lens) lying on the optical axis o, while the wavelength of the emitted optical rays of the LEDs defines the overall required color of the light

- 5 CZ 37030 U1 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).- 5 CZ 37030 U1 emitted by the flashlight. However, it is also possible to use a central light source emitting a white color with a suitable color temperature and to complete the final required color of the lamp with a suitable color of one of the other elements of the optical system. A point source of 1 light (LED) can be physically made up of one light-emitting chip located in a defined housing (component), or a very small number of chips located in one or more housings (components) and always in such a way that this point source of 1 light is possible fully functional backup and at the same time to be placed at a focal distance in close proximity to the optical focus of the condenser 4 (Fresnel lens). The resulting glow of the flashlight always emits only one point source 1 of light, in the optimal exemplary design of the flashlight only one LED of point source 1 of light, when both point sources of 1 light (used LEDs) are chosen so that they are interchangeable from the point of view of the resulting optical parameters of the flashlight. A possible failure of one point source 1 of light, i.e. LED, is not optically noticeable when ensuring the immediate switching of the power supply to the second point source 1 of light, i.e. LED, and all the required optical parameters of the lamp are still met, while the optical perception from the generated light of the lamp is it doesn't change anything. Advantageously, it is possible to alternately use both used LEDs of both point sources 1 light for the function of lighting the lamp, thereby ensuring all diagnostics of the function of both LEDs even with subsequent electronics (power supply) not shown.

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 is optimally manufactured with IMS (Insulated Metal Substrate) technology, which ensures the most efficient possible heat removal from the LED chips, arising from the passage of power currents. It is a printed circuit board that makes it possible to bring 1 light source to both point sources, i.e. LED, galvanically separated electrical energy thanks to the terminal blocks, connectors or directly soldered connections located on it, it fixes the central light source in a defined position and removes heat from it effectively enough so , so that the temperature of both point sources 1 of light does not exceed the value guaranteeing sufficient constancy of parameters and high reliability of its function. It is advantageous to use DPS 2 of IMS technology with a copper or aluminum core, but the use of other materials with suitable thermal and electrical properties is not excluded. The shape of DPS 2 does not have to have an oval outline, it can be arbitrary, as long as it meets the above-mentioned requirements.

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.The DPS 2 is removably attached to the body 3 via the heat-conducting pad 21 and fixed on the surface of the cut-out 314 formed above the opening 311 of the entrance face 31 of the hollow body 3, the cut-out 314 having the same peripheral shape as the heat-conducting pad 21 and the DPS 2. The body 3 of the lamp, performing the function a fixing element for attaching the DPS 2 and at the same time a cooler with sufficient thermal conductivity guaranteeing satisfactory constancy of the parameters of the LEDs used, with the DPS 2 with both point sources 1 of light located in the area of the optical axis of the optical system, at the focal distance of the condenser 4 and located symmetrically horizontally next to each other , so they form one assembly unit that can be easily removed and replaced if necessary, for example in the event of a malfunction of the central light source. The outlet face 32 of the body 3 is provided with a circumferential collar 321, on the outer circumference of which regularly spaced handles 322 are formed to enable the unit to be demountable to the lamp housing structure, not shown, preferably by means of pins, bayonets, or other standard connecting elements, not shown. The body 3 is optimally made of a light-weight heat-conducting material, e.g. a cone-shaped aluminum alloy, and its outer surface is provided with a series of protrusions 33 suitable for dissipating heat by increasing the area, for example by longitudinal ribbing, as shown in detail in Fig. 3a and Fig. 4. The surfaces of the inner part of the body 3 and the PCB 2 equipped with point light sources 1 are provided with a surface layer not shown, for example a matte black color, reducing the reflectivity of light rays in order to reduce unwanted phantom reflection.

Jak je patrné z obr. 3b a obr. 3 c, 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.As can be seen from Fig. 3b and Fig. 3c, the central light source, i.e. physically two separate point sources 1 of light located symmetrically horizontally next to each other and mounted on the PCB 2, does not have to be realized by a single LED, but in alternative embodiments, point sources can be 1 lights implemented by two LEDs or a series of LEDs located in close proximity to the optical axis 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 optickéThe condenser 4 and the diffusing member 5 are stored in the inner space of the optical cover 6, as can be seen from Fig. 1, which is releasably connected to the lamp housing structure, not shown. Condenser 4 is advantageously implemented as a Fresnel lens, which reduces the space requirements of the entire optical system

- 6 CZ 37030 U1 soustavy. Fresnelova čočka zachytává světelné paprsky v širokém rozpětí generované bodovým zdrojem světla 1 a provádí kolimaci paprsků směřujících do rozptylného členu 5.- 6 CZ 37030 U1 systems. The Fresnel lens captures the light rays in a wide range generated by the point light source 1 and performs the collimation of the rays directed to the scattering member 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.The dispersive element 5, as a divergent element of the optical system, is formed by a flat disc, the contour shape of which is the same as the contour of the condenser 4, and whose front output surface 51 is concentrically, i.e. to the optical axis o, shaped so that the light rays are directed at the edge of the disc from the axis of the optical system towards the edges of the scattering element 5, which has a beneficial effect on the overall spatial distribution of luminosity. As can be seen from Fig. 5b, the input inner surface 52 does not have to be flat and perpendicular to the optical axis o, but it can be graduated in steps or otherwise shaped. The material of the diffusing member 5 can be fully clear or definedly darkened, which can affect the optical parameters of the lamp, such as the uniformity of the brightness distribution, phantom back reflection and other properties.

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.The optical cover 6 forms the outer part of the designed optical system, and from the point of view of the transmission of optical rays, it is a diffuser of a circular shape homogeneously scattering the passing rays in a defined direction. It is composed of individual shaped diffusion elements 62 (lenses) distributed over its entire active surface as shown in Fig. 6a, Fig. 6c and Fig. 6d. The individual diffusion elements 62 of the optical cover 6 are shaped in such a way that they direct the passing light rays in a defined manner in such a way that the resulting spatial distribution of luminosity meets the requirements placed on road traffic control light signaling lamps, even in the case of standardized requirements for warning signs upwards from the axis of the lamp. The defined darkening of the material of the optical cover 6 leads to the substantial elimination of unwanted phantom back reflection without affecting the chromaticity of the resulting light of the lamp, in such a way that it meets the normative requirements imposed on light signaling lamps for traffic control on roads. At the same time, the darkening of the material of the optical cover 6 eliminates the amount of rays (sunlight) possibly penetrating from the outer front side into the lamp and potentially thermally endangering the used point source 1 of light. The optical cover 6 is made of a durable material, for example polycarbonate, chosen so that its mechanical resistance protects the entire optical system from external influences. In the exemplary embodiment, the optical cover 6 is situated perpendicular to the optical axis of the lamps, but tilting of the optical cover 6 in the vertical plane is also not excluded due to, for example, the reduction of unwanted phantom return reflection. In the exemplary embodiment, the active surface 61 of the optical cover 6 is convex towards the outside of the lamp, but a flat shape of the optical cover 6 is also not excluded.

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).The entire optical system of the described design is optimally designed as a built-in into the signal lamp housing for traffic control on roads, especially the alarm housing of railway crossing security equipment, etc. The resulting color (chromaticity) of the light of the described lamp design is determined exclusively by the type of point sources 1 light (LED) used .

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Svítilna podle technického řešení je určena k použití zejména pro světelnou signalizaci určenou pro řízení provozu na pozemních komunikacích, a to především pro zabudování do skříní výstražníků, kterými jsou vybaveny železniční přejezdy.The flashlight according to the technical solution is intended to be used mainly for light signaling intended for traffic control on land roads, and primarily for installation in signal boxes that are equipped with railway crossings.

Claims

1. A lamp, especially for light signaling intended for traffic control on roads, the optical system of which includes a central light source located on a printed circuit board removably attached to the body, a condenser, preferably in the form of a Fresnel lens, and an optical cover, characterized by the fact that the central light source is made up of at least two point sources (1) of light, preferably LED, and that between the condenser (4) and the optical cover (6) a diffusing member (5) is inserted, which is made up of a flat disk, the outline shape of which is the same with the contour of the condenser (4) and whose front output surface (51) is shaped centrally towards the optical axis (o) of the system, while the point sources (1) of light are located on the printed circuit board (2) at a focal distance in close proximity to the optical axis of the condenser (4), symmetrically with respect to the optical axis of the condenser (4), while the printed circuit board (2) is attached to the body (3) via a heat-conducting pad (21) which is fixed on the cut-out surface (314) formed above the opening (311) of the entrance face (31) of the hollow body (3).

2. A lamp according to claim 1, characterized in that the front exit surface (51) of the diffusing member (5) is centrally shaped in such a way that the direction of light rays from the axis (o) of the optical system towards the edges of the diffusing member (5) is ensured. wherein the entrance inner surface (52) of the dispersive member (5) is planar and perpendicular to the optical axis (o).

3. A lamp according to claim 1, characterized in that the front exit surface (51) of the diffusing member (5) is centrally shaped in such a way that the direction of light rays from the axis (o) of the optical system towards the edges of the diffusing member (5) is ensured. wherein the entrance inner surface (52) of the diffusing member (5) is stepped and perpendicular to the optical axis (o).

4. A lamp according to one of claims 1 to 3, characterized in that the point source (1) of light consists of one or more than one LED.

5. A lamp according to claim 1, characterized in that the optical cover (6) is darkened to sufficiently prevent the occurrence of unwanted phantom return reflection.

6. A flashlight according to one of claims 1 to 5, characterized in that the point sources (1) of light are galvanically separated for the possibility of independent and backup use of any of the two point sources (1) of light located symmetrically in relation to the optical axis (o) horizontal plane.

7. A lamp according to one of claims 1 to 6, characterized in that the printed circuit board (2), the heat-conducting pad (21) and the body (3) are made of a material with high thermal conductivity, especially copper or aluminum, for ensuring the removal of heat from point sources (1) of light while maintaining the constancy of the functional parameters of point sources (1) of light.