專利名稱：軌道交通信號燈的制作方法
技術領域：
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 一種設置在軌道附近、向軌道車輛駕駛人員以及軌道附近的人員提示軌道及 道上車輛狀態的一種信號燈。
背景技術：
圖1示出了已有技術的一種立于軌道附近的信號燈的側視圖。該信號燈
包括一個平面形基板1 ，在該基板上設置多個發光單元2，例如二極管(LED ) 光源。將各個LED光源的光軸設置為該基板1平面的法向。在所述的平面 形基板1的前面設置一個透光平板，在該透光平板上設置與所述的LED光 源相同數目的聚焦單元5，其中每個聚焦單元5對應于一個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。在所述的設置了聚焦單 元5的透光平板前設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。
該已有技術信號燈的不足在于，由于有關的聚焦單元與LED光源在很 匹配的情況下才能達到光學輸出要求。聚焦單元的材料、位置、安裝精度和 環境適應性都在很大程度上影響光學性能，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，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 技術人員以及管理人員所不希望的。
實用新型內容
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， 使良好的光學輸出滿足可視更遠的要求。
根據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，和設置在所述的基板上的多個發光單元，且所有的發光單 元的發光方向被設置在一個光軸方向上；其特征在于，每個發光單元進一步
包括
1 ) 一個光源座，
2) 至少一個發光二極管(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置為一個方向，
3) —個腔形的聚焦體，在其側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用戶或產品規范對該 類軌道交通信號燈關于照射距離及在有關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，根據用戶或軌道交通行業規范對信號燈出射角度的 要求，對凸透鏡的形狀進行設計。這種設計是本領域技術人員慣常的幾何光 學光路設計。
所述的設計方法例如可以包括下述步驟
a) 選取適當的LED光源，并將LED光源的發光體部分劃分為多個細 小的發光元素，
b) 根據發光體整體的形狀、各發光元素發光強度的方向性以及聚焦體 的材質等因素，初步設定一種凸透鏡形狀，
c )對每個發光元素的出射光強度分布進行模擬計算，并據此用積分(或 求和)等數學上常用的手段得到所有的發光元素(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 透鏡的形狀進行調整，
e) 重復步驟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面上設置至少一個通孔，用于將
LED光源所產生的熱量從腔內散發出去。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，這種情況對應于將信號燈設置在坡地的
情況)出射時，優選的設置通孔的側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。 在光源座上可以設置至少一個通孔，用于將LED光源所產生的熱量從腔內 散發出去。
所述的LED光源可以為已有技術的多種LED光源，例如已有技術中一 種吸收基板向前發射型LED光源，或者是透明基板向后發射型LED光源。
制造信號燈時，將各個發光單元安裝在所述的基板上，將各個發光單元 的接腳與一個控制裝置相連接。所述的控制裝置接受指令，控制各個發光單
元的開和閉。
所述的用于設置各個發光單元的基板可以為一個平板，也可以為一個曲 面板。優選的形狀為一個平板，此時這些發光單元的發光方向為這些發光單 元被設置的平面的方向；這種平板方案使各個發光單元在其上的安裝、準直 和調試工作變得相對簡單。
為使一個信號燈發出多種顏色的光，可在整個基板上設置能發出多種顏 色光的LED光源。根據本實用新型提供了實現這個目的的多種方案。
根據本實用新型的一個進一步的方面，在信號燈的每個發光單元中設置 一個LED光源。根據這種方案，可以在一個信號燈基板上多個一種顏色的 LED發光單元；也可以(例如間隔地)設置至少兩種以上顏色的多個LED 發光單元。
根據本實用新型的另 一個方面，信號燈中所具有的各發光單元可以包括 分別發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 光源的發光強度與另一個或其它顏色的LED光源不匹配，則可以根據用戶 的要求或行業的規范，在一個發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光源的發光強度都達到要求。
根據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
面設置至少一個散熱孔。
圖1為已有技術一種軌道交通信號燈發光板的示意圖； 圖2示出了本實用新型一種軌道交通信號燈的發光板整體圖； 圖3為Acol公司生產的、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光單元 圖5為在一個發光單元中設置三個LED光源的示意圖； 圖6為在一個發光單元中設置四個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光板的整體圖。從圖中可見，該 發光板包括一塊平板型的基板，在基板上設置有多個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上所設置的LED發光單元2。 在各發光單元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 生產的一種LED單元。圖4為該LED發光單元的透視圖。從該圖中可見， 該發光單元具有一個光源座3，在該光源座上設有一個LED光源2a，在其 上又設有一個長方體的腔形聚焦體2b,該聚焦體2b在四個側面與所述的光 源座3連接，在上面中心區域具有一個截錐體，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，基座上設置了數個通孔，用于將LED
光源所發出的熱量散發出去。 一般來說，體積越小的光源，越有必要設置散 熱用的通孔。
根據本實用新型的一個方棄，可以在一個發光單元中設置兩個以上的
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。采用這種方案時，由于在有限的區域i殳置了多個LED光源， 散熱的需求更為突出。可以采用在所述的聚焦體的側面，以及頂面上凸透鏡 體以外的部分，或者在所述基板上設置多個通孔，用于散發LED光源所發
出的熱量。
可以在一個發光單元內設置多個LED光源。圖5示出了一個截面為三 角形的發光單元中設置了三個LED光源的例子。在圖5中， 一個發光單元 中具有一個基板，在該基板上設置三個LED光源，這三個LED光源分別發 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光源相對應的位置分別設置了一個凸透鏡，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光源的發光強度較低，與紅光和橙光LED 光源不匹配時，可以在一個發光單元中設置四個LED光源。圖6示出了在 一個截為正方形的發光單元中設置四個LED光源的方案。在圖6所示的一 個發光單元中，設置了兩個藍光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用于許多非軌道交通的場合，例 如市內交通的指示燈。采用本實用新型的軌道交通信號燈，可以實現小散角、 長距離的信號指示。
權利要求1，一種軌道交通信號燈，包括1)一個基板(1)，2)設置在所述的基板上的多個發光單元(2)，各個發光單元(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指令，控制各個發光單元的開和閉，并且所有的發光單元的發光方向被設置在一個光軸方向上；其特征在于每個發光單元(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 發光單元中設置一個LED光源。
3, 如權利要求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,如權利要求1、 2、 4中任一權利要求所述的軌道交通信號燈，其特 征在于在基板上設置能發出多種顏色光的多個發光單元。
6，如權利要求1、 2、 4中任一權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光單元中設置可分別發出不同顏色光的 多個LED光源，所述的聚焦體在與每個所述的LED光源的出射光經過處呈 一個聚焦透鏡。
7,如權利要求3所述的軌道交通信號燈，其特征在于在信號燈中所具 有的一個發光單元中設置可分別發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光源的出射光經過處呈一個聚焦透鏡。
8，如權利要求5所述的軌道交通信號燈，其特征在于在信號燈中所具 有的一個發光單元中設置可分別發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光源的出射光經過處呈一個聚焦透鏡。
9,如權利要求l、 2、 4、 7、 8中任一權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 一個側面i殳置至少 一個散熱孔。
10，如權利要求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面設置至少一個散熱孔。
11，如權利要求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 一個側面設置至少 一個散熱孔。
12，如權利要求l、 2、 4、 7、 8、 10、 11中任一權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，包括一個基板和設置在基板上的多個發光單元，將各個發光單元的接腳與一個控制裝置相連接；每個發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 優先權日2005年12月30日
發明者朱麗娜, 鯤 王, 程耀仲 申請人:西門子信號有限公司