СВЕТОДИОДНЫЙ СЕКТОРНЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ ДЛЯ СИГНАЛЬНОГО УСТРОЙСТВА Российский патент 2006 года по МПК F21S4/00 

Заявляемое изобретение относится к специальному светотехническому оборудованию, устанавливаемому, например, на маяке, навигационном знаке или на другом сигнальном устройстве и обеспечивающему возможность обозначения зон (секторов) путем освещения их огнями различного цвета. Секторные огни могут иметь один или несколько секторов, различающихся по назначению и цвету (белый, красный, зеленый). По назначению различают безопасный сектор, указывающий безопасную зону и опасный сектор, указывающий опасную зону. В частности, секторным огнем могут быть обозначены границы судоходного водного пути, место изменения курса, отмели или банки, какой-либо район или место (например, якорное место), самая глубокая часть водного пути и т.д.

Из-за того, что по характеру применения секторные огни имеют большое разнообразие, обусловленное назначением и местом установки, они могут быть очень сложными. Границы секторов не всегда резко обозначены из-за появления углов промежуточной цветности между секторами. Это одна из проблем секторных светотехнических устройств. В условиях серийного производства становится сложной проблема изготовления, настройки и привязки секторного огня к месту установки.

Известен многоцветный светодиодный излучатель (см. патент US №6483439, МПК G 08 B 5/00, опубликован 16.06.1998), состоящий из цилиндрического корпуса, на котором вертикально установлена печатная плата, на противоположных поверхностях которой размещены светодиоды с излучением разного цвета, соединенные в последовательно-параллельные группы. Включение и выключение групп светодиодов осуществляется микроконтроллером.

Известный многоцветный светодиодный излучатель позволяет получать лишь два противоположно направленных огня различного цвета с широким углом освещения ˜180°, что значительно сужает область его применения.

Известно многоцветное светосигнальное устройство (см. патент US №6626557, МПК B 60 Q 7/00, опубликован 30.09.2003), включающее цилиндрический светоизлучающий модуль, изменяющий цвет свечения в зависимости от состояния контролируемого фабричного оборудования (синий - норма, желтый - внимание, красный - неисправность). Управление излучением светодиодов осуществляется внешним сигнальным процессором.

Известное многоцветное светосигнальное устройство не позволяет получать секторные огни с резко обозначенной границей.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому техническому решению является светодиодный секторный излучатель для сигнального устройства (см. патент US №6788217, МПК B 60 Q 1/00, опубликован 13.02.2003), включающий несущий корпус, на котором закреплены пустотелые полукруглые каркасы, на наружной поверхности которых размещены секторы светодиодов с излучением разного цвета, управляемых контроллером.

Известный светодиодный секторный излучатель позволяет получать огни разного цвета в заданных секторах, однако при этом на границе соседних секторов имеются углы промежуточной цветности.

Задача, которая решалась заявляемым изобретением, являлась разработка такого светодиодного секторного излучателя для сигнального устройства, который бы сочетал в себе полезные качества светодиодных источников (большой срок службы, низкое энергопотребление, получение цветного огня без применения светофильтров), давал возможность получать секторные огни с резко обозначенной границей, был технологичен в изготовлении и прост в эксплуатации.

Поставленная задача решается тем, что светодиодный секторный излучатель для сигнального устройства включает несущий корпус, по меньшей мере одну монтажную плату, по меньшей мере две вертикальные светодиодные линейки с излучением разного цвета, выполненные в виде прямоугольной печатной платы, на которой смонтированы светодиоды и проведены электрические цепи соединения светодиодов, а также установлен разъем для подключения к соответствующему разъему монтажной платы, установленной в корпусе и подключаемой к внешнему источнику электропитания. Кроме того, между соседними светодиодными линейками с излучением разного цвета установлен непрозрачный экран в виде радиально ориентированной Т-образной пластины.

Целесообразно Т-образную пластину выполнять таким образом, чтобы ширина h поперечной полки Т-образной пластины и длина L пластины в радиальном направлении удовлетворяли соотношениям:

где

f - расстояние от оси излучателя до центра светодиода, см;

α - половинный угол диаграммы направленности излучения светодиода, град;

ϕ - половинный угол, под которым расположены светодиоды на радиальной поверхности излучателя, град.

При таком выполнении Т-образной пластины наилучшим образом достигается резкая граница между секторами огней разного цвета. Поперечная полка пластины вырезает часть диаграмм смежных светодиодных линеек, обеспечивая параллельность лучей на границе двух секторов. Продольная часть Т-образной пластины вырезает оставшиеся части пересекающихся диаграмм светодиодных линеек.

Несущий корпус может быть выполнен в виде нижнего и верхнего фланцев, соединенных вертикальной стойкой в виде полого цилиндра.

Монтажная плата при таком выполнении несущего корпуса может быть установлена на нижнем или верхнем фланце корпуса, а светодиодные линейки прикреплены соответственно к торцам нижнего или верхних фланцев. При этом питание на светодиодные линейки подается через монтажную плату от внешнего стабилизированного источника. Возможен вариант установки двух монтажных плат на верхний и нижний фланец, соответственно часть светодиодных линеек будет установлена на одной печатной плате и часть на другой. При этом питание на монтажные платы будет подаваться от двух источников, управляемых различными сигналами. В этом случае может быть реализован секторный огонь с секторами, имеющими различный характер проблесков в каждом секторе.

В светодиодном секторном излучателе светодиоды упомянутой светодиодной линейки могут быть соединены параллельно, это повышает надежность светодиодной линейки в случае выхода из строя части светодиодов.

Если светодиодная линейка содержит четное число светодиодов, то каждая пара светодиодов может быть соединена последовательно, а все пары подключены параллельно. Параллельное соединение повышает надежность светодиодной линейки, а последовательное соединение гарантирует равенство проходящего тока (и соответственно силы света) при разбросе параметров светодиодов.

В светодиодном секторном излучателе каждая светодиодная линейка может содержать не менее двух групп светодиодов, при этом в каждой группе светодиоды соединены последовательно, а группы соединены параллельно.

Светодиодные линейки в светодиодном секторном излучателе могут быть соединены параллельно, это повышает надежность излучателя в случае выхода из строя целой линейки.

Светодиодный секторный излучатель для сигнального устройства поясняется чертежами, где

на фиг.1 приведена схема использования секторного огня и модель образования секторов неопределенности;

на фиг.2 показан вид сбоку на светодиодный секторный излучатель с частичным разрезом по А-А;

на фиг.3 изображен вид сверху на светодиодный секторный излучатель;

на фиг.4 приведена схема для расчета размеров экрана (OF=f; АВ=L; CD=h).

Светодиодный секторный излучатель (см. фиг.2 и 3) включает несущий корпус 1, состоящий из верхнего фланца 2 и нижнего фланца 3, соединенных вертикальной стойкой 4, выполненной, например, в виде полого цилиндра. На внутренней стороне нижнего фланца 3 установлена монтажная печатная плата 5 с разъемами 6 для соединения с разъемами 7 светодиодных линеек 8, а в торцевой части нижнего фланца 3 и верхнего фланца 2 просверлены резьбовые отверстия 9 для обеспечения жесткого крепления светодиодных линеек 8 с помощью винтов 10. Светодиодная линейка 8 представляет собой прямоугольную печатную плату 11 с припаянными светодиодами 12 и, при необходимости, нагрузочными резисторами (не показаны), а также разъем 7 для подключения в монтажную печатную плату 5 через разъем 6. Линейки 8 на монтажной плате 5 соединены между собой параллельно. Светодиоды 12 на линейке 8 могут быть соединены параллельно или группами последовательно - параллельно. Путем установки светодиодных линеек 8 с разным цветом свечения достигается секторный характер огня. Для получения резкой границы между секторами различных огней между соответствующими соседними линейками 8 с излучением разного цвета устанавливаются экраны 13 в виде Т-образной пластины длиной L и шириной h поперечной полки 14. Для получения темного сектора вместо светодиодной линейки 8 устанавливается заглушка. Минимальный угол сектора определяется углом излучения светодиодов 12. Экраны 13 устанавливаются таким образом, чтобы минимизировать зону перекрытия излучения от двух рядом стоящих линеек 8. На фиг.4 приведена схема для расчета размеров экрана 13. Ширина полки 14 h и длина L экрана 13 определяются приведенными выше выражениями (1) и (2).

Если излучатель комплектуется линейками одного цвета без пропусков, то он становится обычным круговым излучателем, применяемым, например, для навигационных целей.

Светодиодный секторный излучатель предназначен для встраивания в сигнальное устройство, которое может иметь корпус с прозрачным защитным колпаком, блок питания, датчик освещенности и устройство управления для задания требуемой характеристики огня (длительность проблесков и пауз). Для присоединения светодиодного секторного излучателя к сигнальному устройству служит фланец 15.

Светодиодный излучатель работает следующим образом. Внешнее устройство управления формирует сигнал с заданной характеристикой огня, по которому питающее напряжение подается на монтажную печатную плату 5, к которой подсоединены светодиодные линейки 8. Светодиоды 12 соответствующего цвета загораются в определенном секторе, при этом благодаря наличию Т-образных пластин 14 не происходит смешивание излучения различного цвета на границах секторов.

Светодиодный секторный излучатель относится к специальному светотехническому оборудованию, устанавливаемому, например, на маяке, навигационном знаке или на другом сигнальном устройстве и обеспечивающему возможность обозначения зон (секторов) путем освещения их огнями различного цвета. Светодиодный секторный излучатель включает несущий корпус, по меньшей мере, одну монтажную плату, по меньшей мере две вертикальные светодиодные линейки с излучением разного цвета, выполненные в виде прямоугольной печатной платы, на которой смонтированы светодиоды и проведены электрические цепи соединения светодиодов, а также установлен разъем для подключения к соответствующему разъему монтажной платы. Монтажная печатная плата установлена в корпусе и подключается к внешнему источнику электропитания. Между соседними светодиодными линейками с излучением разного цвета установлен непрозрачный экран в виде радиально ориентированной Т-образной пластины. Технический результат - увеличение срока службы, низкое энергопотребление, получение цветного огня без применения светофильтров. 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Светодиодный секторный излучатель для сигнального устройства, включающий несущий корпус, по меньшей мере одну монтажную плату, по меньшей мере две вертикальные светодиодные линейки с излучением разного цвета, выполненные в виде прямоугольной печатной платы, на которой смонтированы светодиоды и проведены электрические цепи соединения светодиодов, а также установлен разъем для подключения к соответствующему разъему монтажной платы, установленной в упомянутом корпусе и подключаемой к внешнему источнику электропитания, при этом между соседними упомянутыми светодиодными линейками с излучением разного цвета установлен непрозрачный экран в виде радиально ориентированной Т-образной пластины.2. Светодиодный секторный излучатель по п.1, отличающийся тем, что ширина h поперечной полки Т-образной пластины и длина Н пластины в радиальном направлении удовлетворяют соотношениям:

H<h<2H, см, где

f - расстояние от оси излучателя до центра светодиода, см;

α - половинный угол диаграммы направленности излучения светодиода, град.;

ϕ - половинный угол, под которым расположены светодиоды на радиальной поверхности излучателя, град.