Устройство световой сигнализации транспортного средства модульное с несменными источниками света

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО СВЕТОВОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА МОДУЛЬНОЕ С НЕСМЕННЫМИ ИСТОЧНИКАМИ СВЕТА(71) Заявители Зуйков Игорь Евгеньевич Сернов Сергей Павлович(72) Авторы Балохонов Дмитрий Валентинович Журавок Александр Александрович Зуйков Игорь Евгеньевич Колонтаева Татьяна Владимировна Савчиц Андрей Геннадьевич Сернов Сергей Павлович(73) Патентообладатели Зуйков Игорь Евгеньевич Сернов Сергей Павлович(57) 1. Устройство световой сигнализации транспортного средства модульное с несменными источниками света, включающее корпус, светоиспускающие поверхности рассеивателя и оптической системы для функционирования комбинированных, сгруппированных и/или совмещенных габаритных, стоп-огня и противотуманных огней, отличающееся тем, что оно собрано в виде отдельных унифицированных оптических модулей с несменными источниками света на основе мощных светодиодов, размещенных на единой печатной плате,а требуемое световое распределение и визуализация каждого независимого/совмещенного огня выполнено в виде унифицированного элемента неизображающей вторичной оптики в форме асферической коллиматорной линзы, внешняя светоиспускающая поверхность которой образована совокупностью поверхностей второго порядка с линейными размерами,соизмеримыми с линейными размерами оптического модуля. 72102011.04.30 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на внутренней светоиспускающей поверхности рассеивателя выполнены дополнительные оптические элементы в виде совокупности поверхностей второго порядка для обеспечения требуемых пространственных световых распределений отдельных категорий огней. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что имеет встроенную секцию со световозвращающим элементом, размещенную в корпусе под общим прозрачным рассеивателем. 4. Устройство по любому из пп. 1, 3, отличающееся тем, что на боковой поверхности корпуса выполнен встроенный боковой габаритный фонарь с несменным источником света и дополнительным световозвращающим устройством. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что несменный источник света оптического модуля состоит из нескольких светодиодов, в том числе с различными световыми распределениями. 6. Устройство по любому из пп. 1, 5, отличающееся тем, что несменный источник света содержит несколько светодиодов с различными цветовыми характеристиками для обеспечения различных колориметрических спецификаций оптического модуля. 7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что рассеиватель в модуле габаритного фонаря совмещен со световозвращающим устройством классаили . 8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что габаритный и стоп огни совмещены в одном модуле с использованием одного несменного источника с различными режимами работы. 9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что печатная плата выполнена на металлическом основании, покрытом диэлектриком.(56) 1. Фонарь задний многосекционный 7303.3716. ТУ РБ 600124805.026-2002. 2. Фонарь задний 2502.3776010 производства ОАО Автосвет, РФ. 3.20030005456, 23.01.2003, МПК 60 1/3060 1/30,.. 4.20030016948, 03.01.2003, МПК 21 8/1021 8/10,,. 5.2002216510, 02.08.2002, МПК 21 8/10,,. 6. 5791757, 11.08.1998, МПК 60 1/0021 8/1021 5/0021 8/00,,. 7.20010067043,12.07.2001, МПК 01 33/0060 1/4421 8/10,,. 8.10343470, 04.05.2005, МПК 60 1/2621 7/0021 8/1021 19/00,,,,,.,,. 9. Правила ЕЭК ООН 6. Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения указателей поворота механических транспортных средств и их прицепов. 10. Правила ЕЭК ООН 7. Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения подфарников, задних габаритных (боковых) огней, стоп-сигналов и контурных огней механических транспортных средств (за исключением мотоциклов) и их прицепов. 11. Патент РБ 568. Несменный источник света / И.Е. Зуйков, Т.В. Колонтаева, С.П. Петров. МПК 21 8/10, заявл. 05.12.2001, опубл. 30.06.2002. 12. Патент РБ 1701. Несменный источник света / А.Н. Бусел, И.Е. Зуйков, Т.В. Колонтаева. МПК 21 8/10, заявл. 03.10.2004, опубл. 30.12.2004. 2 Полезная модель относится к устройствам освещения или световой сигнализации транспортных средств, размещаемых снаружи, и предназначена для установки в качестве передних и/или задних многосекционных фонарей, обеспечивающих функции габаритных(контурных) огней, указателей поворота, стоп-огня, задних противотуманных огней и задней фары автотранспортных средств и/или их прицепов. Известны конструкции внешних сигнальных многосекционных фонарей транспортного средства, состоящие из цельнолитого пластмассового корпуса, ламподержателя с лампами накаливания различной мощности и внешнего рассеивателя, представляющего собой либо сварную конструкцию из отдельных частей различного цвета, либо отдельные рассеиватели, закрепляемые с помощью саморезных винтов в приливах корпуса. Для обеспечения пыле- и влагозащиты между корпусом и рассеивателем предусмотрено резиновое или полимерное уплотнение 1, 2. Обязательным элементом задних фонарей является световозвращающее устройство, которое должно быть герметично. Основным недостатком таких устройств является использование в качестве источника излучения ламп накаливания, функционирующих в условиях постоянных ударных, вибрационных и электрических нагрузок, что и определяет низкую надежность изделия в целом. Поскольку световая отдача ламп накаливания не превышает 10-15 лм/Вт, то существует необходимость использования ламп накаливания мощностью 5-21 Вт, что предопределяет как требования эффективного теплоотвода, так и внешние габариты 3 72102011.04.30 устройства 3, 4. Это ограничивает запросы дизайнеров и требует применения теплостойких материалов. Поэтому эволюция многосекционных комбинированных фонарей развивалась как в направлении уменьшения потребляемой мощности и повышения надежности,так и в обеспечении дизайна 5. Известны устройства освещения, в которых наряду с традиционными лампами накаливания используются волоконно-оптические системы 6, в том числе с использованием твердотельных источников света 7, или светодиодные кластеры в ламповом цоколе 8. Наиболее перспективными являются несменные источники света 11, 12, в которых излучателями являются светодиоды. Использование несменных источников света с инжекционными светодиодами и вторичной оптики позволило не только обеспечить виброи ударостойкость светотехнического оборудования, но и исключить необходимость сервисного обслуживания. Однако увеличение светоотдачи светодиодов обеспечило не только уменьшение их количества, а следовательно и увеличение надежности изделий, но и обусловило проблемы визуального восприятия совокупности сверхъярких точечных источников света 9, 10, 13. Для обеспечения приемлемой визуализации сигнальных огней и равномерности распределения света в пределах рассеивателя были разработаны сложные катадиоптрические системы, в которых каждый источник света снабжался дополнительным элементом вторичной оптики, формирующей предварительное световое распределение, собираемое внешним рассеивателем для получения двухмерного распределения, удовлетворяющего фотометрическим требованиям нормативной документации 14-18. Прогресс светодиодных технологий обеспечил эффективность светодиодов до значений 100-140 лм/Вт, что позволило получать световые потоки, излучаемые одним кристаллом, до 100-200 лм. В то же время, согласно априорным оценкам, минимальные значения интегрального светового потока, рассчитанные по методу зональной интеграции для сигнальных огней, не превышают 25 лм 19. Поскольку светодиоды такого типа обычно имеют широкоугольное распределение света со значением угла излучения на половине интенсивности 1/2, равным 60-70 градусов, то возникает задача эффективного использования светового потока в пределах больших углов распределения и формирования требуемого пространственного распределения для обеспечения фотометрических спецификаций, безопасного уровня яркости излучения и эстетического зрительного восприятия сигнальных огней. Известна конструкция, состоящая из корпуса, металлической многослойной платы с размещенной на ней электронной схемой, управляющей мощным светодиодом, и внешнего рассеивателя, позволяющая обеспечить одну из функций габаритного, стоп-огня и указателя поворота 20. Недостатком такого устройства является его низкая функциональность, требующая одновременного размещения нескольких таких фонарей на транспортном средстве для обеспечения минимального набора сигнальных функций,например заднего многосекционного фонаря. Однако основным недостатком данной конструкции, взятой за прототип, является малая оптическая эффективность преобразования светового потока, испускаемого светодиодом, поскольку излучение в пределах малых углов (0-30) практически не используется. Для минимизации оптических потерь и повышения эффективности таких устройств необходима эффективная вторичная оптика, в качестве которой используются либо металлизированные полимерные рефлекторы 21, 22, либо коллимирующие насадки, с помощью которых свет, испускаемый в пределах малых углов светового распределения, в результате полного внутреннего отражения направляется параллельно оптической оси устройства 23-26. Однако применение металлизированных рефлекторов экономически нецелесообразно, а сложная геометрия коллимирующих линз не обеспечивает необходимую эффективность в силу многократного отражения от фронтальной и тыльной поверхностей. 4 72102011.04.30 Прототипом являются устройства, состоящие из несменного источника света на основе мощного светодиода и драйвера, размещенных на алюминиевой плате, и вторичной оптики, объединенных в единую конструкцию, называемую оптическим элементом или оптическим модулем, обладающую определенной унификацией по функциональному назначению с возможностью последующей установки в различные варианты корпуса изделий 20. В основу полезной модели поставлена задача разработки конструкции технологичного в изготовлении устройства освещения транспортного средства повышенной надежности,обеспечивающего высокую степень защиты от проникновения воды и пыли, не менее 67, с малым энергопотреблением и современным оптическим дизайном, обеспечивающим равномерное световое распределение внешнего рассеивателя, комфортное для зрительного восприятия. Технический результат проявляется в унификации конструкции оптического модуля,обладающего высокой эффективностью и надежностью, обеспечивающего возможность реализации светотехнических характеристик сигнальных огней различного функционального назначения, и низкой себестоимостью устройства в целом, поскольку модульная конструкция позволяет изготавливать различные типы устройств с несколькими вариантами комбинации огней. Поставленная задача достигается тем, что каждый огонь в устройстве освещения является независимым/комбинированным, выполненным на основе отдельного унифицированного оптического модуля с несменным источником света на основе мощного светодиода, размещенного для обеспечения эффективного теплоотвода на общей печатной плате, помещенной в герметичный пластмассовый корпус с прозрачным внешним рассеивателем, а требуемое световое распределение для огня соответствующей категории и его визуализация обеспечиваются унифицированным элементом неизображающей вторичной оптики в виде коллиматорной линзы, внешняя светоиспускающая поверхность которой образована совокупностью поверхностей второго порядка, а в случае необходимости оптическими элементами на внутренней поверхности внешнего рассеивателя. Устройство освещения транспортного средства повышенной надежности имеет на внутренней поверхности рассеивателя дополнительные корректирующие оптические элементы в виде совокупности поверхностей второго порядка для обеспечения требуемых пространственных световых распределений отдельных категорий огней. Устройство освещения транспортного средства повышенной надежности имеет встроенную секцию со световозвращающим элементом, размещенную в корпусе под общим прозрачным рассеивателем. Устройство освещения транспортного средства повышенной надежности имеет на боковой поверхности корпуса встроенный боковой габаритный фонарь с несменным источником света и дополнительным световозвращающим устройством. Устройство освещения транспортного средства повышенной надежности имеет оптические модули с несменными источниками света со светодиодами, отличающиеся углами излучения 1/2 и колориметрическими спецификациями для реализации различных функций сигнальных огней. Устройство освещения транспортного средства повышенной надежности в оптическом модуле несменного источника света содержит несколько светодиодов с одинаковыми или различными колориметрическими спецификациями. Устройство освещения транспортного средства повышенной надежности имеет секцию световозвращающего устройства классаили . Устройство освещения транспортного средства повышенной надежности имеет оптический модуль, в котором реализованы функции габаритного и стоп-огня с использованием различных режимов работы одного несменного источника. 72102011.04.30 Предлагаемое устройство освещения обладает высокой степенью защиты 67, что позволяет исключить негативное влияние факторов внешней среды и обеспечить не только высокую надежность и временную стабильность фотометрических характеристик в результате применения несменных источников света, но и низкую себестоимость вследствие использования модульной конструкции, что дает возможность изготовления изделий с различным дизайном и функциональным назначением. Для лучшего понимания полезная модель поясняется чертежами, где фиг. 1 - общий вид устройства освещения с несменными источниками света фиг. 2 - общий вид оптического модуля с несменным источником света в сборе. Устройство освещения (фиг. 1) представляет собой сварную полимерную конструкцию, состоящую из монолитного корпуса 1, разделенного поперечными вставками 2 на отдельные секции, в которых размещены оптические модули (фиг. 2) с несменными источниками света, состоящими из электронной схемы управления с мощным светодиодом 3, установленными на общей для всех модулей унифицированной печатной плате 4, коллиматорной линзы 5 соответствующего модуля и общего рассеивателя 6. Площадь печатной платы 4 обеспечивает одновременное функционирование всех оптических модулей,однако поскольку отдельные сигнальные огни имеют малые значения коэффициентов дневного использования, то избыточная площадь неиспользуемых модулей позволяет эффективно охлаждать мощные светодиоды 3 в условиях предельных рабочих температур. Плата 4 крепится к внутренней стороне корпуса 1 с помощью саморезных винтов или системы пластмассовых защелок (условно не показаны). Непрозрачные вставки 2 функционально разделяют световые потоки отдельных модулей и крепятся в пазах корпуса 1. Внешняя поверхность общего рассеивателя 6 гладкая, а на его внутренней поверхности могут быть выполнены дополнительные корригирующие оптические элементы 9 в виде совокупности поверхностей второго порядка для обеспечения специальных световых распределений отдельных категорий огней. Коллиматорная линза 5 плоской нижней поверхностью устанавливается на поверхность платы 4 так, чтобы фасонное коаксиальное установочное самоцентрирующееся углубление сопрягалась со светоиспускающей поверхностью светодиода 3. Для фиксации коллиматорной линзы 5 в корпусе 1 устройства выполнены приливы 7. Герметичный штекерный разъем 8 (фиг. 2) соединяет устройства освещения с бортовой сетью автомобиля. В качестве обязательной опции в конструкции заднего устройства освещения предусмотрена секция световозвращающего устройства 10 нетреугольной формы классадля автомобилей или треугольной формы 11 классадля прицепов. В качестве факультативной опции устройство освещения имеет боковой габаритный фонарь 12 категории 1, совмещенный со световозвращающим устройством класса . Устройство освещения или световой сигнализации транспортного средства может иметь различную конфигурацию размещения модулей несменных источников света на печатной плате и выполнено в виде многогранника, овальной или круглой формы для обеспечения разнообразия дизайна устройства. Устройство освещения функционирует следующим образом. При подаче напряжения питания от бортовой сети транспортного средства через герметичный штекерный разъем 8 на электронную схему управления устройства освещения и сигнала управления требуемого огня включается светодиод 3 несменного источника света соответствующего оптического модуля, что приводит к излучению света в направлении сферической поверхности коаксиального углубления на нижней поверхности коллиматорной линзы 5. Свет, проходя через коллиматорную линзу 5 в результате эффектов полного внутреннего отражения и преломления совокупностью поверхностей второго порядка, расположенных на светоиспускающей поверхности линзы, образует интегральное двумерное пространственное распределение в соответствии с фотометрическими предписаниями огня в плоскости внешнего рассеивателя, расположенной нормально к оси 6 72102011.04.30 оптического модуля. Пространственные распределения габаритного, стоп огней и указателей поворота, согласно предписаниям ТНПА, совпадают, что позволяет унифицировать вторичную оптику в оптическом модуле, а различие в значениях осевой силы света для огней разных категорий обеспечивается выбором токов инжекции светодиодов. Выбор колориметрических характеристик светодиодов определяется требованиями ТНПА. Для огней других категорий, например задних противотуманных, имеющих иные пространственные распределения силы света, используется корригирующая оптика 9 на внутренней светоиспускающей поверхности рассеивателя 6 или используется специальная коллиматорная линза с другой конфигурацией поверхностей второго порядка на светоиспускающей поверхности. Использование общей платы 4 позволяет обеспечить тепловой режим размещенных на ней светодиодов 3 во всем диапазоне рабочих температур. Унификация вторичной оптики существенно уменьшает себестоимость изделия, а его герметичность определяет высокую долговечность. Предлагаемое конструктивное решение согласно полезной модели по сравнению с прототипом упрощает задачу по обеспечению устройством освещения основных функций заднего (переднего) комбинированного фонаря и высокую конкурентоспособность. Как показали испытания опытных образцов, устройство освещения предлагаемой конструкции обеспечивает требуемые фотометрические характеристики и имеет высокую надежность и энергоэффективность. Промышленное использование предложенного варианта конструкции устройства освещения ожидается в 2011 г. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 7