RU1893U1

RU1893U1 - Сигнальное оптическое устройство

Info

Publication number: RU1893U1
Application number: RU94039204U
Authority: RU
Inventors: Б.Ф. Тринчук; В.Д. Сажаев; В.М. Дмитров
Original assignee: Научно-производственная внедренческая фирма "Спектролаз"
Priority date: 1994-10-19
Filing date: 1994-10-19
Publication date: 1996-03-16

Description

СИГНАЛЬНОЕ ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО SU./( МПК: F21Q3/00

Полезная модель относится к непереносимым сигнальным оптическим устройствам , создающим направленное излучение, например, дорожным светофорам, которые используются в системах управления движением автотранспорта.

Стандартный дорожный светофор 1 j содержит источник белого света, установленный в фонусе рефлектора и линзовый фильтр-рассеиватель типичной цветности / красный , желтый , зеленый /, формирз/ющий осесимметричную диаграмму направленности светового излучения .Источником белого света являются , как правило , лампы накаливания общего назначения / ЛОН / , электропитание которых осуществляется от сети переменного тока промышленной частоты / 220 В , 50 Гц /. Светосигнализация осуществляется включением и выключением ЛОН по заданной программе / через контроллер /.

Указанная конструкция обладает следующими не достатками:

-долговечность ЛОН , работающих в режиме частых включений , не превышает 400 часов , что приводит к высоким эксшгуатационным расходам при обслгуживании светофора , превосходящим за год в 2 ...3 раза его стоимость;

-использование в стандартном дорожном светофоре рефлектора создает возможность возникновения ложного сигнала при засветке от внешнего узконаправленного источника / например , низкорасположенное над горизонтом Солнце /, что приводит к снижению безопасности дорожного движения.

Разработка высокоэффективных / кпд до 2.Л1 % / сжетоизд чающих диодов /СИД/ с осевой силой света порядка нескольких кандел и долг-овечностью до 100 тысяч часов позволила использовать их в дорожньге светофорах в качестве источника света.

Известна конструкция светофора , содержащая источник света , выполненный в виде печатной платы, на лицевой поверхности которой на определенном расстоянии друг от друга установлены СИД типичной цветности 2 , но ограниченной силы света.

Недостаток указанной конструкции светофора на основе СИД состоит в том , что СИД работают в жестком тепловом режиме , и для сохранения работоспособности устройства введена специальная система охлаждения, что существенно усложняет конструкцию, увеличивает её материалоёмкость и стоимость.

В последние годы разработаны СИД , осевая сила света которых достигает 10 и более кандел 3,4 , что позволяет обеспечивать требуемую осевую силу света с использованием меньшего количества СИД, работающих в более мягком , чем в 2 режиме.

Фирмой Stanley / Япония , США. / разработано сигнальное оптическое устройство типа HW 1700 CR 3 , содержащее источник света из СИД, излучающих в красной области спектра / пиковая длина волны 660 нм / . Формирование диаграммы иаправлеиности светового излучения осуществляется индивидуальной оптической системой каждого СИД. Электропитание СИД осуществляется от источника постоянного тока напряжением 24 В.

Недостаток этого устройства , выбранного в качестве прототипа , - малая сила света / 25 кандел / , сложность оптической системы и невозможность эксплуатации устройства от сети переменного тока промышленной частоты без дополнительного преобразователя.

Предлагаемое устройство содержит источник света , выполненный в виде платы , на лицевой поверхности которой на определенном расстоянии друг от друга установлены СИД типичной цветности высокой яркости. СИД соединены между собой так , что образуют группы , в которых они соединены между собой последовательно , а группы через идентичные блоки формирования рабочего тока подключены параллельно к сети переменного тока промышленной частоты. СИД установлены на плате с плотностью от 0,2 до 2,0 единиц на квадратный сантиметр в зависимости от цветности ; число СИД в группе составляет от 3 до 15 , а двойной угол расходимости каждого СИД равен 20...60 градусам в зависимости от назначения светофора / транспортный или пешеходный /.

На фиг . i представлено поперечное сечение заявляемого оптического устройства , на фиг. 2 - электрическая схема устройства.

Устройство состоит из корпуса 1 с защитным стеклом 2. В корпусе 1 установлена печатная плата 3. На лицевой поверхности платы 3 установлены СИД типичной цветности 4. На задней поверхности платы 3 выполнен монтаж , размещены элементы блоков формирования рабочего тока СИД - 6 / на фиг. 2 , на фиг. блоки 6 не показаны/. СИД 4 установлены на равных расстояниях друг от друга и образуют горизонтальные и вертикальные ряды. Число СИД 4 зависит от диаметра светового отверстия светофорной секции /100 ,200 и 300 мм .

Конструкция заявляемого сигнального оптического устройства учитывает , что большой ресурс СИД дает возможность отказаться от ремонтопригодной конструкции и обеспечить высокую надежность устройства за счет резервирования. СИД 4 объединены в группы 5 по несколько / от 3 до 15 / последовательно соединённых СИД. Все группы 5 включены Б сеть переменного тока параллельно и даже при выходе из строя части групп источник света в цепом обеспечивает получение требуемой осевой силы света 1 . Формирование рабочего тока СИД в каждой группе 5 осуществляете за счет идентичных блоков 6 , выполненных по мостовой схеме , на входе которых установлены токоограничивающие конденсаторы 7 , а на выходе токоограничивающие резисторы 8. Параллельно цепям питания СИД установлен токоотводящий стабилитрон 9.

Сигнальное оптическое устройство работает следующим образом.

При поступлении управляющею сигнала происходит подключение СИД 4 к сети переменного тока промышленной частоты. Применение токоограничивающего конденсатора 6 обеспечивает увеличение кпд каждой группы СИД с 12 % / при резистивном балласте / до 60...90 % при количестве СИД в грзппе от 3 до 15 , а таюке улучшает качество электропитания. Токоотводящий стабилитрон 9 ограничивает возможность броска тока через СИД 4 в момент включения сетевого напряжения.

Для обеспечения требуемой силы света в заявляемом устройстве используются СИД повышенной яркости с осевой силой света не менее 1 канделы красного и желтого излучения , 0,3 канделы зеленого излучения. СИД 4 располагаются на плате с плотностью от 0,2 до 2,0 единиц на кв. см . При плотности , меньшей 0,2 , проблематично достижение необходимой величины осевой силы света , возрастает неравномерность излучения , а при плотности , большей 2,0, необходима дополнительная система теплоотвода, возрастает стоимость прибора.

Формирование диаграммы направленности светового излучения осуществляется не за счет специальной формнрующей оптической системы , а за счет применения СИД 4 с величиной двойного угла расходимости от 20 до 60 градусов . Величина отклонения оптической оси СИД от геометрической может достигать нескольких градусов. Использование СИД 4 с малыми / менее 10 градусов / углами в совокупности с большим количеством подобных СИД ведет к появлению темных пятен на световом отверстии сигнального устройства. Использование СИД с большими углами расходимости делает проблему отклонения оптической оси СИД от геометрической неактуальной , а неизбежные потери излучения в верхнюю полуплоскость компенсируются малыми потерями в защитном стекле и существенным упрощением конструкции.

Предложенному устройству свойственна простота , надежность и удобство в эскплуатации. Экономия электроэнергии & расчете на одну секцию светофора составляет примерно 400 кВт - час в год , эксплуатационные расходы уменьшаются примерно в 30 раз.

ЛИТЕРАТУРА:

1.ГОСТ 25695 -91. Светофоры . Типы. Основные параметры.

2.Патент США N4729076 , кл. 36 2/235 , приор, от 15.09.86.

3.Проспект фирмы Stanley / США, Япония /, Optoelectronics products.

4.Проспект фнрмы Hewlett-Packard / США /, Optoelectronics Designers Catalog. ДИРЕКТОР Научно-производственной внедренческой фирмы СпектроЛаз , /ТринчукБ.Ф. /

Claims

СИГНАЛЬНОЕ ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее источник света, выполненный в виде платы, на лицевой поверхности которой на определенном расстоянии друг от друга установлены светоизлучающие диоды типичной цветности, отличающееся тем, что светодиоды установлены с плотностью от 0,2 до 2,0 единиц на квадратный сантиметр, двойной угол расходимости каждого светодиода составляет от 20 до 60 градусов и светодиоды соединены так, что образуют группы из 3 - 15 последовательно соединенных светодиодов, а группы подключены к питающей сети переменного тока промышленной частоты параллельно через идентичные блоки формирования рабочего тока светодиодов, содержащие токоограничивающий конденсатор на входе, токоограничивающий резистор на выходе и токоотводящий стабилитрон.