RU134613U1

RU134613U1 - SIGNAL OPTICAL DEVICE

Info

Publication number: RU134613U1
Application number: RU2013127472/07U
Authority: RU
Inventors: Олег Леонидович Дягилев; Дмитрий Викторович Любушкин; Феликс Зиновьевич Эмдин
Priority date: 2013-06-17
Filing date: 2013-06-17
Publication date: 2013-11-20

Abstract

1. Сигнальное оптическое устройство, включающее корпус, внутри которого размещен источник света на светоизлучающих диодах, связанный с источником питания и радиатором, и формирующую оптическую систему, отличающееся тем, что формирующая оптическая система выполнена в виде единого элемента, совмещающего функции линзы Френеля и рассеивателя света, а радиатор встроен в корпус так, что обеспечивает отвод тепла за пределы корпуса непосредственно в окружающее пространство.2. Сигнальное оптическое устройство по п.1, отличающееся тем, что формирующая оптическая система выполнена в виде линзы Френеля, имеющей на вогнутой поверхности множество элементарных рассеивателей света.3. Сигнальное оптическое устройство по п.2, отличающееся тем, что рассеиватели света образуют ступенчатую линзу.4. Сигнальное оптическое устройство по п.3, отличающееся тем, что рассеиватели света расположены концентрично оси формирующей оптической системы.5. Сигнальное оптическое устройство по п.2, отличающееся тем, что в пересечении элементарных рассеивателей света выполнены выпуклости в виде скругленных ребер, расположенных радиально оси формирующей оптической системы параллельными группами, занимающих не более 25% площади вогнутой поверхности.6. Сигнальное оптическое устройство по п.1, отличающееся тем, что на выпуклой поверхности формирующей оптической системы нанесена мелкая фактура.7. Сигнальное оптическое устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус выполнен из полимерного материала, например поликорбаната.1. The signal optical device, comprising a housing, inside which a light source is placed on light-emitting diodes, connected to a power source and a radiator, and forming an optical system, characterized in that the forming optical system is made as a single element combining the functions of a Fresnel lens and a light diffuser , and the radiator is built into the case so that it dissipates heat outside the case directly into the surrounding space. 2. The signal optical device according to claim 1, characterized in that the forming optical system is made in the form of a Fresnel lens having a plurality of elementary light diffusers on a concave surface. The signal optical device according to claim 2, characterized in that the light diffusers form a stepped lens. The signal optical device according to claim 3, characterized in that the light diffusers are located concentrically to the axis of the forming optical system. The signal optical device according to claim 2, characterized in that at the intersection of the elementary light diffusers, convexities are made in the form of rounded ribs located radially to the axis of the forming optical system in parallel groups, occupying no more than 25% of the concave surface. The signal optical device according to claim 1, characterized in that a fine texture is applied to the convex surface of the forming optical system. The signal optical device according to claim 1, characterized in that the housing is made of a polymeric material, such as polycarbonate.

Description

Полезная модель относится к системам сигнализации, создающим направленное излучение, например, светофорам, в которых в качестве источников света применяются светодиоды, и может быть использована в системах управления дорожным движением.The invention relates to signaling systems that generate directional radiation, for example, traffic lights, in which LEDs are used as light sources, and can be used in traffic control systems.

Известно сигнальное оптическое устройство и модуль с этим сигнальным оптическим устройством [Патент RU №16190 с приоритетом от 15.08.2000, опубл. 10.12.2000, МПК F21S 2/00], состоящее из корпуса, армированного радиатором, источника света, формирующей оптической системы и источника постоянного или переменного тока. Источник света размещен внутри корпуса и выполнен на основе светоизлучающих диодов. Светодиоды закреплены на общем основании, соединенном в свою очередь с задней стенкой корпуса, и излучают свет в сторону единой для всех светодиодов формирующей оптической системы, представляющей собой комбинацию двух элементов: линзы, например, линзы Френеля и рассеивателя света. Линза Френеля, неразъемно связана с передней стенкой корпуса, к которой также с помощью разъемного соединения прикреплен рассеиватель света.A signal optical device and a module with this signal optical device are known [Patent RU No. 16190 with priority of 08/15/2000, publ. 10.12.2000, IPC F21S 2/00], consisting of a housing reinforced with a radiator, a light source, an optical system and a source of direct or alternating current. The light source is placed inside the housing and is based on light emitting diodes. The LEDs are mounted on a common base, which in turn is connected to the rear wall of the housing, and emit light towards a single forming optical system for all LEDs, which is a combination of two elements: a lens, for example, a Fresnel lens and a light diffuser. The Fresnel lens is inseparably connected with the front wall of the housing, to which a light diffuser is also attached using a detachable connection.

Известное техническое решение выбрано за ближайший аналог и направлено на упрощение конструкции устройства, однако при этом формирующая оптическая система состоит из двух отдельных элементов - линзы Френеля и рассеивателя света, что отрицательно влияет на упрощение конструкции и приводит к удорожанию устройства.The well-known technical solution is chosen for the closest analogue and is aimed at simplifying the design of the device, however, the forming optical system consists of two separate elements - a Fresnel lens and a light diffuser, which negatively affects the simplification of the design and leads to higher cost of the device.

Кроме того, радиатор известного устройства, рассеивающий тепло, выделяемое при работе светодиодов, находится внутри корпуса, что не только усложняет конструкцию, но и приводит к перегреву светодиодов и сокращению их срока службы в случае повышения температуры окружающей среды (особенно в случае применения мощных светодиодов), следствием чего будет являться уменьшение светового потока.In addition, the radiator of the known device, which dissipates the heat generated during the operation of the LEDs, is located inside the housing, which not only complicates the design, but also leads to overheating of the LEDs and a reduction in their service life in the event of an increase in ambient temperature (especially in the case of high-power LEDs) , which will result in a decrease in luminous flux.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение эксплуатационных характеристик устройства при одновременном упрощении конструкции.The task to which the claimed utility model is directed is to increase the operational characteristics of the device while simplifying the design.

Достигаемый технический результат заключается в снижении количества элементов конструкции устройства и обеспечении более эффективного теплового режима.The technical result achieved is to reduce the number of structural elements of the device and provide a more efficient thermal regime.

Задача решается, а технический результат достигается за счет того, что в сигнальном оптическом устройстве, включающим корпус, внутри которого размещен источник света на светоизлучающих диодах, связанный с источником питания и радиатором, и формирующую оптическую систему, в отличие от ближайшего аналога формирующая оптическая система выполнена в виде единого элемента, совмещающего функции линзы Френеля и рассеивателя света, а радиатор встроен в корпус так, что обеспечивает отвод тепла за пределы корпуса непосредственно в окружающее пространство.The problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that in the signal optical device, including the housing, inside which there is a light source on light-emitting diodes, connected to a power source and a radiator, and forming an optical system, in contrast to the closest analogue, the forming optical system is made in the form of a single element combining the functions of a Fresnel lens and a light diffuser, and the radiator is built into the housing so that it dissipates heat outside the housing directly into the surrounding wandering.

При этом формирующая оптическая система может быть выполнена, например, в виде линзы Френеля, имеющей на вогнутой поверхности множество элементарных рассеивателей света, образующих ступенчатую линзу и расположенных концентрично оси формирующей оптической системы, причем в пересечении элементарных рассеивателей света могут быть выполнены выпуклости в виде скругленных ребер, расположенных радиально оси формирующей оптической системы параллельными группами, занимающих не более 25% площади вогнутой поверхности, а на выпуклой поверхности формирующей оптической системы может быть нанесена мелкая фактура, при этом корпус может быть выполнен из полимерного материала, например, поликорбоната.In this case, the forming optical system can be made, for example, in the form of a Fresnel lens having a plurality of elementary light diffusers on a concave surface, forming a stepped lens and located concentrically to the axis of the forming optical system, and in the intersection of elementary light diffusers, convexities in the form of rounded edges can be made located radially to the axis of the forming optical system in parallel groups, occupying no more than 25% of the area of the concave surface, and on a convex surface and the forming optical system can be applied fine texture, while the housing can be made of a polymeric material, for example, polycarbonate.

Сущность полезной модели поясняется общей схемой устройства, представленной на фиг.1.The essence of the utility model is illustrated by the General diagram of the device shown in figure 1.

Устройство включает в себя источник питания 1, представляющий собой преобразователь переменного напряжения 220 В в постоянный ток нужной величины, а также корпус 2, плату со светодиодами 3, формирующую оптическую систему 4 и радиатор 5.The device includes a power source 1, which is a 220 V AC to DC converter of the desired size, as well as a housing 2, a board with LEDs 3, forming an optical system 4 and a radiator 5.

Выход источника питания 1 соединен со светодиодами 3, установленными на плате, расположенной на радиаторе 5, который встроен в корпус 2 так, что обеспечивает отвод тепла за его пределы непосредственно в окружающее пространство. Такое решение не только упрощает конструкцию устройства, но и обеспечивает более эффективный теплоотвод по сравнению с ближайшим аналогом.The output of the power source 1 is connected to the LEDs 3 mounted on a board located on the radiator 5, which is built into the housing 2 so that it allows heat to be removed outside it directly into the surrounding space. This solution not only simplifies the design of the device, but also provides a more efficient heat sink compared to the closest analogue.

Формирующая оптическая система 4 выполнена в виде линзового элемента, совмещающего в себе функции линзы Френеля и рассеивателя света, что сокращает количество используемых элементов конструкции. Практическим примером такой формирующей оптической системы может являться светорассеиватель для светосигнального устройства, выполненный из светопропускающего материала в виде части сферы, имеющей на вогнутой поверхности множество элементарных рассеивателей света с переменными углами, образующих ступенчатую линзу и расположенных концентрично оси светорассеивателя, причем в пересечении элементарных рассеивателей света выполнены выпуклости в виде скругленных ребер, расположенных радиально оси светорассеивателя параллельными группами, занимающих не более 25% площади вогнутой поверхности, а на выпуклой поверхности светорассеивателя нанесена мелкая фактура (Патент RU №64731, пр. от 01.02.2007).The forming optical system 4 is made in the form of a lens element that combines the functions of a Fresnel lens and a light diffuser, which reduces the number of structural elements used. A practical example of such a forming optical system can be a diffuser for a light signal device made of a light-transmitting material in the form of a part of a sphere having a plurality of elementary light diffusers with variable angles on a concave surface that form a stepped lens and arranged concentrically to the axis of the diffuser, and at the intersection of elementary light diffusers bulges in the form of rounded ribs located parallel to the axis of the diffuser fine texture (Patent RU №64731, ave. of 01.02.2007) ppami occupying no more than 25% of the area of the concave surface and a convex surface on the diffuser is applied.

Формирующая оптическая система 4 встроена в корпус 2 с противоположной радиатору 5 стороны, образуя внешнюю фронтальную поверхность корпуса 2.The forming optical system 4 is built into the housing 2 from the opposite side of the radiator 5, forming the outer front surface of the housing 2.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Постоянный ток от источника питания 1 поступает на светодиоды 3, которые излучают световой поток. Световой поток от светодиодов 3, распространяясь внутри корпуса 2, поступает на формирующую оптическую систему 4, которая обеспечивает его требуемые оптические характеристики в сочетании с нормативным светораспределением по выходной поверхности.Direct current from the power source 1 is supplied to the LEDs 3, which emit a luminous flux. The luminous flux from the LEDs 3, propagating inside the housing 2, enters the forming optical system 4, which provides its required optical characteristics in combination with the normative light distribution over the output surface.

Тепловой поток от светодиодов 3 радиатором 5, установленным взамен задней стенки корпуса 2 и контактирующим с окружающей средой, непосредственно выводится наружу, за пределы корпуса 2.The heat flux from the LEDs 3 radiator 5, installed instead of the rear wall of the housing 2 and in contact with the environment, is directly output outside the housing 2.

В ближайшем аналоге тепловой поток сначала распределяется внутри устройства, а затем рассеивается стенками его корпуса, выполненными из полимерного материала с армированным радиатором.In the closest analogue, the heat flux is first distributed inside the device, and then scattered by the walls of its body, made of a polymeric material with a reinforced radiator.

Таким образом, использование заявляемой полезной модели позволяет не только упростить конструкцию устройства за счет снижения количества применяемых элементов, но и обеспечить более эффективный по сравнению с ближайшим аналогом теплообмен между устройством и окружающей средой, позволяющий поддерживать температуру внутри корпуса 2 на допустимом для необходимого функционирования светодиодов 3 уровне даже при повышенной температуре окружающей среды, повышая тем самым надежность и срок службы светофора.Thus, the use of the inventive utility model allows not only to simplify the design of the device by reducing the number of elements used, but also to provide a more efficient heat exchange between the device and the environment compared to the closest analogue, allowing to maintain the temperature inside the housing 2 at the LEDs 3 that is acceptable for the required functioning level even at elevated ambient temperatures, thereby increasing the reliability and service life of the traffic light.

Claims

1. The signal optical device, comprising a housing, inside which a light source is placed on light-emitting diodes, connected to a power source and a radiator, and forming an optical system, characterized in that the forming optical system is made as a single element combining the functions of a Fresnel lens and a light diffuser , and the radiator is built into the case so that it provides heat removal outside the case directly into the surrounding space.

2. The signal optical device according to claim 1, characterized in that the forming optical system is made in the form of a Fresnel lens having a plurality of elementary light diffusers on a concave surface.

3. The signal optical device according to claim 2, characterized in that the light diffusers form a stepped lens.

4. The signal optical device according to claim 3, characterized in that the light diffusers are located concentrically to the axis of the forming optical system.

5. The signal optical device according to claim 2, characterized in that at the intersection of the elementary light diffusers, convexities are made in the form of rounded ribs located radially to the axis of the forming optical system in parallel groups, occupying no more than 25% of the concave surface area.

6. The signal optical device according to claim 1, characterized in that a fine texture is applied to the convex surface of the forming optical system.

7. The signal optical device according to claim 1, characterized in that the housing is made of a polymeric material, such as polycarbonate.