專利名稱：軌道交通信號燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種軌道交通中所采用的信號裝置，更具體地說，涉及 一種設(shè)置在軌道附近、向軌道車輛駕駛?cè)藛T以及軌道附近的人員提示軌道及 道上車輛狀態(tài)的一種信號燈。
背景技術(shù)：
圖1示出了已有技術(shù)的一種立于軌道附近的信號燈的側(cè)視圖。該信號燈
包括一個平面形基板1 ，在該基板上設(shè)置多個發(fā)光單元2，例如二極管(LED ) 光源。將各個LED光源的光軸設(shè)置為該基板1平面的法向。在所述的平面 形基板1的前面設(shè)置一個透光平板，在該透光平板上設(shè)置與所述的LED光 源相同數(shù)目的聚焦單元5，其中每個聚焦單元5對應(yīng)于一個LED光源，且聚 焦單元5的出射光軸與LED光源的出射光軸相同。在所述的設(shè)置了聚焦單 元5的透光平板前設(shè)置一層透光的防護玻璃4，用以阻擋外界的灰塵等擋光 的污物。
該已有技術(shù)信號燈的不足在于，由于有關(guān)的聚焦單元與LED光源在很 匹配的情況下才能達到光學(xué)輸出要求。聚焦單元的材料、位置、安裝精度和 環(huán)境適應(yīng)性都在很大程度上影響光學(xué)性能，使信號燈出射光的散角較大。如 果在該散角的條件下，要使遠方一定距離處的車輛和行人注意到該信號燈的 狀態(tài)，需要加大信號燈的光源的光通量。這意味著增加能耗和成本，而這是 技術(shù)人員以及管理人員所不希望的。

實用新型內(nèi)容
因此，本實用新型的一個目的在于提供一種小散角的軌道交通信號燈， 使良好的光學(xué)輸出滿足可視更遠的要求。
根據(jù)本實用新型的一個方面，本實用新型提供了一種軌道交通信號燈， 包括 一個基板，和設(shè)置在所述的基板上的多個發(fā)光單元，且所有的發(fā)光單 元的發(fā)光方向被設(shè)置在一個光軸方向上；其特征在于，每個發(fā)光單元進一步
包括
1 ) 一個光源座，
2) 至少一個發(fā)光二極管(LED)光源，被固定在上述的光源座上，所 有的LED光源的光軸方向被設(shè)置為一個方向，
3) —個腔形的聚焦體，在其側(cè)面與所述的光源座相固定，在面對所述 的LED光源出射光方向處呈一個聚焦透鏡體，使從所述的LED光源所出射 的光被聚焦成更小散角的出射光。
可以將所有的LED光源的光軸方向設(shè)置為所述的光源座的法向。
所述的聚焦透鏡體例如可以是一種梯度透鏡(gradient index lens，格林 透鏡)，也可以為一個傳統(tǒng)的凸透鏡。
所述的聚焦體的"出射角度"例如可以為小于10度、小于5度，以至 小于或等于3度的一個角度。所述角度的大小可以根據(jù)用戶或產(chǎn)品規(guī)范對該 類軌道交通信號燈關(guān)于照射距離及在有關(guān)距離下的照度等方面的要求而定。
聚焦體的形狀例如可以為一個市售的一個簡單的、中心對稱的凸透鏡形 狀。更為可取的形狀是，根據(jù)用戶或軌道交通行業(yè)規(guī)范對信號燈出射角度的 要求，對凸透鏡的形狀進行設(shè)計。這種設(shè)計是本領(lǐng)域技術(shù)人員慣常的幾何光 學(xué)光路設(shè)計。
所述的設(shè)計方法例如可以包括下述步驟
a) 選取適當?shù)腖ED光源，并將LED光源的發(fā)光體部分劃分為多個細 小的發(fā)光元素，
b) 根據(jù)發(fā)光體整體的形狀、各發(fā)光元素發(fā)光強度的方向性以及聚焦體 的材質(zhì)等因素，初步設(shè)定一種凸透鏡形狀，
c )對每個發(fā)光元素的出射光強度分布進行模擬計算，并據(jù)此用積分(或 求和)等數(shù)學(xué)上常用的手段得到所有的發(fā)光元素(即LED光源整體)的出 射光強度分布；所述的出射光強度分布包括在距信號燈不同距離處的出射光 強度分布，
d) 如所得的LED光源整體的出射光強度分布不令人滿意，對所述的凸 透鏡的形狀進行調(diào)整，
e) 重復(fù)步驟c)和d),確定一個較為滿意的凸透鏡的形狀，
f) 實際制造所述的腔形聚焦體，并依上述步驟a)至e)對聚焦體的形 狀進行細纟敖的修正，
g)重復(fù)上述步驟a)至f),并最終確定一個滿意的凸透鏡的形狀。 可以在所述的腔形聚焦體的至少一個側(cè)面上設(shè)置至少一個通孔，用于將
LED光源所產(chǎn)生的熱量從腔內(nèi)散發(fā)出去。當信號燈的出射光朝水平方向(或 與氷平方向呈一個不大的角度方向，這種情況對應(yīng)于將信號燈設(shè)置在坡地的
情況)出射時，優(yōu)選的設(shè)置通孔的側(cè)面可以為那些法向不指向(或接近于指 向)地心的方向。這樣可以有效地避免進入信號燈內(nèi)的灰塵等雜物堆積在 LED光源上。
所述的光源座由金屬、金屬化合物、陶瓷或電工塑料中的 一種材料制成。 在光源座上可以設(shè)置至少一個通孔，用于將LED光源所產(chǎn)生的熱量從腔內(nèi) 散發(fā)出去。
所述的LED光源可以為已有技術(shù)的多種LED光源，例如已有技術(shù)中一 種吸收基板向前發(fā)射型LED光源，或者是透明基板向后發(fā)射型LED光源。
制造信號燈時，將各個發(fā)光單元安裝在所述的基板上，將各個發(fā)光單元 的接腳與一個控制裝置相連接。所述的控制裝置接受指令，控制各個發(fā)光單
元的開和閉。
所述的用于設(shè)置各個發(fā)光單元的基板可以為一個平板，也可以為一個曲 面板。優(yōu)選的形狀為一個平板，此時這些發(fā)光單元的發(fā)光方向為這些發(fā)光單 元被設(shè)置的平面的方向；這種平板方案使各個發(fā)光單元在其上的安裝、準直 和調(diào)試工作變得相對簡單。
為使一個信號燈發(fā)出多種顏色的光，可在整個基板上設(shè)置能發(fā)出多種顏 色光的LED光源。根據(jù)本實用新型提供了實現(xiàn)這個目的的多種方案。
根據(jù)本實用新型的一個進一步的方面，在信號燈的每個發(fā)光單元中設(shè)置 一個LED光源。根據(jù)這種方案，可以在一個信號燈基板上多個一種顏色的 LED發(fā)光單元；也可以(例如間隔地)設(shè)置至少兩種以上顏色的多個LED 發(fā)光單元。
根據(jù)本實用新型的另 一個方面，信號燈中所具有的各發(fā)光單元可以包括 分別發(fā)出不同顏色光的至少兩個LED光源，所述的聚焦體在與每個所述的 LED光源的出射光經(jīng)過處呈一個凸透鏡，用于將所述的LED光源的出射光 聚焦后射出。采用這種方案，如果所選用的某種或某幾種顏色的一個LED 光源的發(fā)光強度與另一個或其它顏色的LED光源不匹配，則可以根據(jù)用戶 的要求或行業(yè)的規(guī)范，在一個發(fā)光單元中配置兩個以上的某種顏色的LED 光源，以使各種顏色的LED光源的發(fā)光強度都達到要求。
根據(jù)本實用新型的一個進一步的方面，所述的軌道交通信號燈在所述的
聚焦透鏡板的前方還設(shè)有一個透光的保護板。該保護板可以為一層保護玻 璃。持別地，該保護板可以用一種允許可見光高透過的、耐紫外線照射的玻 璃或透光塑料制成。
根據(jù)本實用新型的又一個方面，其中在所述的腔形聚焦體的至少一個側(cè)
面設(shè)置至少一個散熱孔。

圖1為已有技術(shù)一種軌道交通信號燈發(fā)光板的示意圖； 圖2示出了本實用新型一種軌道交通信號燈的發(fā)光板整體圖； 圖3為Acol公司生產(chǎn)的、可用于本實用新型信號燈的一種LED光源的 示意圖4示出了本實用新型一種軌道交通信號燈的一個發(fā)光單元 圖5為在一個發(fā)光單元中設(shè)置三個LED光源的示意圖； 圖6為在一個發(fā)光單元中設(shè)置四個LED光源的示意圖。
具體實施方式
圖2示出了本實用新型一種信號燈的發(fā)光板的整體圖。從圖中可見，該 發(fā)光板包括一塊平板型的基板，在基板上設(shè)置有多個LED單元，各LED單 元都沿該平板型基板的法向向外發(fā)射光線。在本例中的基板由四塊分板組 成，以使裝置的安裝和更換更為容易。事實上，基板也可以由一塊板組成。
圖3中示出了本實用新型一種信號燈光源部分的側(cè)視原理圖。從該圖中 可見，該光源部分包括一個基板1和在該基板1上所設(shè)置的LED發(fā)光單元2。 在各發(fā)光單元2前有一個保護板6，該保護板可以釆用玻璃為材料，用于避 免外界的污物污染各個發(fā)光單元2。
本實用新型的信號燈所用的光源例如可以采用如圖4所示的、Acol公司 生產(chǎn)的一種LED單元。圖4為該LED發(fā)光單元的透視圖。從該圖中可見， 該發(fā)光單元具有一個光源座3，在該光源座上設(shè)有一個LED光源2a，在其 上又設(shè)有一個長方體的腔形聚焦體2b,該聚焦體2b在四個側(cè)面與所述的光 源座3連接，在上面中心區(qū)域具有一個截錐體，該截錐體在功能上起到了一
個凸透鏡的作用。另外，從圖中可見，基座上設(shè)置了數(shù)個通孔，用于將LED
光源所發(fā)出的熱量散發(fā)出去。 一般來說，體積越小的光源，越有必要設(shè)置散 熱用的通孔。
根據(jù)本實用新型的一個方棄，可以在一個發(fā)光單元中設(shè)置兩個以上的
LED光源2a。所述的每個LED光源2a分別與聚焦體上一個具有凸透鏡作用 的物體相對應(yīng)。采用這種方案時，由于在有限的區(qū)域i殳置了多個LED光源， 散熱的需求更為突出?？梢圆捎迷谒龅木劢贵w的側(cè)面，以及頂面上凸透鏡 體以外的部分，或者在所述基板上設(shè)置多個通孔，用于散發(fā)LED光源所發(fā)
出的熱量。
可以在一個發(fā)光單元內(nèi)設(shè)置多個LED光源。圖5示出了一個截面為三 角形的發(fā)光單元中設(shè)置了三個LED光源的例子。在圖5中， 一個發(fā)光單元 中具有一個基板，在該基板上設(shè)置三個LED光源，這三個LED光源分別發(fā) 出紅、藍和黃顏色的光；三個LED光源的前面是一個腔形聚焦體，該腔形 聚焦體上在與這三個LED光源相對應(yīng)的位置分別設(shè)置了一個凸透鏡，用于 將所述的LED光源的出射光聚焦后射出。
又例如，當所采用的藍光LED光源的發(fā)光強度較低，與紅光和橙光LED 光源不匹配時，可以在一個發(fā)光單元中設(shè)置四個LED光源。圖6示出了在 一個截為正方形的發(fā)光單元中設(shè)置四個LED光源的方案。在圖6所示的一 個發(fā)光單元中，設(shè)置了兩個藍光LED光源、 一個紅光LED光源和一個橙光 LED光源。
本實用新型的軌道交通信號燈也可以應(yīng)用于許多非軌道交通的場合，例 如市內(nèi)交通的指示燈。采用本實用新型的軌道交通信號燈，可以實現(xiàn)小散角、 長距離的信號指示。
權(quán)利要求1，一種軌道交通信號燈，包括1)一個基板(1)，2)設(shè)置在所述的基板上的多個發(fā)光單元(2)，各個發(fā)光單元(2)的接腳與一個控制裝置相連接，所述的控制裝置接受信號燈開關(guān)指令，控制各個發(fā)光單元的開和閉，并且所有的發(fā)光單元的發(fā)光方向被設(shè)置在一個光軸方向上；其特征在于每個發(fā)光單元(2)包括3)一個光源座(3)，4)至少一個LED(2a)光源，被固定在上述的光源座(3)上，5)一個腔形的聚焦體(2b)，在其側(cè)面與所述的光源座(3)相固定，在面對所述的LED光源出射光方向處呈一個聚焦透鏡體。
2, 如權(quán)利要求1所述的軌道交通信號燈，其特征在于在信號燈的每個 發(fā)光單元中設(shè)置一個LED光源。
3, 如權(quán)利要求1或2所述的軌道交通信號燈，其特征在于所述的聚焦 透鏡體為一個梯度透鏡。
4，如權(quán)利要求3所述的軌道交通信號燈，其特征在于所述的聚焦透鏡 體為一個梯度透鏡。
5,如權(quán)利要求1、 2、 4中任一權(quán)利要求所述的軌道交通信號燈，其特 征在于在基板上設(shè)置能發(fā)出多種顏色光的多個發(fā)光單元。
6，如權(quán)利要求1、 2、 4中任一權(quán)利要求所述的軌道交通信號燈，其特 征在于在信號燈中所具有的一個發(fā)光單元中設(shè)置可分別發(fā)出不同顏色光的 多個LED光源，所述的聚焦體在與每個所述的LED光源的出射光經(jīng)過處呈 一個聚焦透鏡。
7,如權(quán)利要求3所述的軌道交通信號燈，其特征在于在信號燈中所具 有的一個發(fā)光單元中設(shè)置可分別發(fā)出不同顏色光的多個LED光源，所述的 聚焦體在與每個所述的LED光源的出射光經(jīng)過處呈一個聚焦透鏡。
8，如權(quán)利要求5所述的軌道交通信號燈，其特征在于在信號燈中所具 有的一個發(fā)光單元中設(shè)置可分別發(fā)出不同顏色光的多個LED光源，所述的 聚焦體在與每個所述的LED光源的出射光經(jīng)過處呈一個聚焦透鏡。
9,如權(quán)利要求l、 2、 4、 7、 8中任一權(quán)利要求所述的軌道交通信號燈， 其特;f正在于在所述的腔形聚焦體的至少 一個側(cè)面i殳置至少 一個散熱孔。
10，如權(quán)利要求3中所述的軌道交通信號燈，其特征在于在所述的腔形聚焦體的至少一個側(cè)面設(shè)置至少一個散熱孔。
11，如權(quán)利要求5中所述的軌道交通信號燈，其特征在于在所述的腔形聚焦體的至少 一個側(cè)面設(shè)置至少 一個散熱孔。
12，如權(quán)利要求l、 2、 4、 7、 8、 10、 11中任一權(quán)利要求所述的軌道交 通信號燈，其特征在于在所述的聚焦透鏡板的前方設(shè)有一個透光的保護板(6)。
專利摘要一種軌道交通信號燈，包括一個基板和設(shè)置在基板上的多個發(fā)光單元，將各個發(fā)光單元的接腳與一個控制裝置相連接；每個發(fā)光單元包括一個光源座、至少一個被固定在上述的光源座上和發(fā)光二極管以及一個固定在光源座上的腔形聚焦體，用于使從所述的LED光源所出射的光被聚焦成更小散角的出射光。本實用新型的裝置具有高準直性，可廣泛地用于各類軌道交通設(shè)施。
文檔編號F21V5/00GK201000004SQ20052003739
公開日2008年1月2日 申請日期2005年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月30日
發(fā)明者朱麗娜, 鯤 王, 程耀仲 申請人:西門子信號有限公司