专利名称：道路标线装置及其所用的自发光标线系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及被安装成中央线、边线和停车线和人行横道线的道路标线装置，用于唤起驾驶员和行人注意并指引他们的视线。本发明还涉及用于产生这样的标记的自发光标线系统。
背景技术：
道路标线装置的一个例子包括一个可埋入的自发光道路支柱。这种道路支柱包括一个由合成树脂透镜(如聚碳酸酯)构成的透明件和一个位于透明件下方的且由发光物和电容器构成的自发光器件。当发光物接收到由电容器提供的电力时，发光物发光，所发出的光透过透明件并向外辐射。在这样的道路支柱构成道路中央线的情况下，使中央线发光来帮助夜间行车或在隧道内开车的驾驶员。
作为现有技术，日本专利申请公开号平8-189016(JP-A-189016/1996)描述了一种给道路柱基配备由合成树脂透镜构成的透明件。确切地说，沿透明件边缘形成了螺栓孔，而在要埋设于地下的金属道路柱基中设置了螺栓孔。透明件通过把螺栓穿过各螺栓孔而被直接固定在道路柱基上。
在象自发光道路支柱和自发光标记这样的道路标线装置中，发光物被设计成通过
图12的框图所示的传统的自发光标线系统来发光。
当被用于道路标线装置中时，这个系统探测道路环境中的照明度并且正确地控制发光物以便以理想的亮度发光。过去，利用太阳能电池功率或可在市场上买到的通用照明度探测器来探测照明度。
在这个系统中，电池125或太阳能电池126常被用作电源。太阳能电池126设有用于提供白天产生的电动力的蓄电池127。相反地，当光线没有入射到太阳能电池126上并且没有产生电动力时，太阳能电池126的输出功率在夜间降低。根据太阳能电池126的输出功率，昼夜识别电路123决定了道路环境中的照明度对应于夜晚的照明度。接着，起动LED驱动电路122以便把来自蓄电池127的电力通过供电电路124供给LED120。结果，LED120发光。
相反地，当代替太阳能电池126地使用电池125时，还设置了照明度探测器121。照明度探测器121探测道路环境中的照明度，昼夜识别电路123根据探测到的输出功率决定道路环境。当判断为夜晚时，起动LED驱动电路122以便通过供电电路124把来自电池125的电力供给LED120，由此一来，允许LED120发光。
至于上述现有技术的前者，存在着一些与把由合成树脂透镜构成的透明件安装在道路柱基上有关的问题。
具体地说，透明件在应力下比金属弱。因此，在直接用螺栓把透明件安装在道路柱基上的地方，可能沿螺栓孔使合成树脂透镜承受由行驶车辆等的冲击造成的过高应力。在这样的应力下，透明件可能破裂。此外，由于由夏季和冬季的温差引起的热滞变，也可能发生破裂。
至于在现有技术后者所述的自发光标线系统，该系统必须包括专用的照明度探测器或者附件或各方面的部件。因此，很难通过合理化缩小装置尺寸或者降低成本。尤其是，使用通用的照明度探测器牵涉到与其安装位置、设计过程延长和部件数量增加有关的问题和不可避免的成本增高。
为了解决这些问题，本发明要提供一种具有防水机理的并最佳地防止透明件损坏的道路标线装置。本发明还要提供一种可以实现装置小型化和成本降低的自发光标线系统。
发明概述为了解决以上问题，本发明的道路标线装置包括一个具有一个上开口端的管形包底外壳；一个安装在所述外壳中的一个开口上的并具有一个窗口的盖子；一个由装在外壳中的电容器、一种通过接收来自电容器的电力而发光的发光物以及一条驱动发光物的电路构成的自发光标线系统；一个传递并向外照射来自发光物的光的透明件。透明件被固定在盖子与外壳之间，它们共同夹持住透明件的周边，透明件的一部分突出到盖子的窗口外。
在这种布置结构中，透明件被牢固地安装在共同夹持透明件四边的盖子与外壳之间，而没有使用穿过透明件的螺栓或螺钉。在这种结构中，透明件不承受局部应力如冲击或变形。防止了所得到的道路标线装置破裂并且它显示出了可观的使用寿命。
此外，由于盖子包围着透明件的大部分，所以这种结构赋予了用于机械强度不够高的透明件的保护功能。
在上述布置结构中，所述外壳配设有一个水平并向外地突出到外壳顶端周边外的边缘、一道就象沿其整个周围形成的垂直延伸到边缘某部位外的立壁。此外，盖子可以具有一道可以紧贴着立壁外周的弯壁。在立壁外周边紧贴着弯壁的同时，外壳被盖子盖住，透明件被共同夹持透明件周边的壳边、立壁内周边和盖子夹固住。
在上述布置结构中，可以在透明件的一道外周壁与立壁之间加入封填材料，从而透明件在中间加入封填材料的情况下压在立壁上。或者，这样的封填材料可以被装入一个成型于透明件外周壁中的凹槽中，从而透明件在中间加入封填材料的情况下压在立壁上。
这种结构通过封闭外壳内外侧之间的连通而不透气地密封住外壳，这导致了令人满意的防水性能。这种结构保证了透明件与外壳之间的强力配合，同时保持了防水性能。因而，可以完成发光功能和防水功能的出色组合。
为了将盖子固定在外壳上，可以随机地采用以下任何一种结构。首先，分别在立壁的外周面和弯壁的内周面上形成了一道螺纹槽，其中螺纹槽相互配合。其次，在立壁外周面和/或弯壁内周面的至少一个上形成了一道凹槽，封填材料被装在凹槽中。第三，可以相互配合地分别在立壁外周面和弯壁的内周面上形成了一道凸脊，其中凸脊相互配合。第四，立壁和弯壁分别有一个螺栓孔，当立壁的外周面紧贴着弯壁的内周面时，所述螺栓孔相互连通，其中一根螺栓被拧入这些螺栓孔中。第五，弯壁和立壁分别有一个螺纹孔，当边缘上表面紧贴着弯壁下端面时，所述螺栓孔相互连通，其中一根螺栓被拧入这些螺栓孔中。第六，盖子配设有一个水平且向外地突出到弯壁下端外的凸缘，设置一片弹簧钢来牢固地夹住凸缘和边缘。
在盖子根据上述之一的结构被固定在外壳上的情况下，装在其中的且没有应力负荷的透明件可以简单地保持其机械强度。
本发明的自发光标线系统包括在道路环境中的光量少于预定光量时发光的第一LED；给第一LED供电的电池；控制第一LED的驱动的驱动电路；不用加电压就被用来响应于入射光地产生电动力的第二LED；一条根据由第二LED产生的电动力来决定道路环境中的光量是否少于预定光量的光量识别电路；一条根据由光量识别电路的决定结果来控制电路工作的开关电路。
最好当第二LED在预定时间内响应于入射光地连续产生电动力时，光量识别电路开始工作。
在上述自发光标线系统中，可以用太阳能电池和电容器来代替电池。
假定LED是具有p-n节的晶体，则不用加电压就使用第二LED。结果，当光入射第二LED时，产生了自由电荷并将其变成电能，由此产生了电动力。根据电动力来判断，如果道路环境中的光量小于预定光量，则起动第一LED。自动进行一系列的这些工作。
此外，最好结合上述的本发明道路标线装置来使用本发明的自发光标线系统。
附图简介图1是表示根据本发明道路标线装置的埋入式自发光道路支柱的第一实施例的主视图。
图2是第一实施例的截面图。
图3是第一实施例的分解视图。
图4表示根据本发明道路标线装置的埋入式自发光道路支柱的第二实施例。
图5表示根据本发明道路标线装置的埋入式自发光道路支柱的第三实施例。
图6表示根据本发明道路标线装置的埋入式自发光道路支柱的第四实施例。
图7表示根据本发明道路标线装置的埋入式自发光道路支柱的第五实施例。
图8表示根据本发明道路标线装置的埋入式自发光道路支柱的第六实施例。
图9是表示本发明道路标线装置所用的自发光标线系统的一个实施例的框图。
图10说明了本发明自发光标线系统的实施例的工作过程。
图11是本发明自发光标线系统的实施例的电路图。
图12是表示现有技术的框图。
发明的最佳实施方式以下，参见附图来说明本发明的实施例。
<埋入式自发光道路支柱>
图1是表示根据本发明道路标线装置的埋入式自发光道路支柱的第一实施例的主视图。图2是第一实施例的截面图。图3是第一实施例的分解视图。
路柱1包括一个具有一开口上端的管形包底外壳3、一个由要装在外壳3开口上的盖顶面21和从盖顶面21垂直翻起的弯壁22构成的盖子2。盖子2也包括一个成型于盖顶面21内的窗口25和一个被盖顶面21和弯壁22围住的空腔26。
外壳3具有一个水平向外地突出到外壳3顶端周边外的边缘31和一道就象沿边缘31的整个周边形成的且垂直突出于边缘31某部位上的立壁33。在盖子2中，悬垂于盖顶面21下的弯壁22被设计成紧贴着立壁33的外周边。在立壁33的外周面与弯壁22的内周面上，分别形成了螺纹槽35、24。当这些螺纹槽相互配合时，盖子2被牢固地紧固在外壳3上。
盖子2和外壳3由象铁和铝这样的金属制成。
外壳3罩着电容器6。外壳3也配设有一个由通过接收来自电容器6的电力而发光的发光物51和一个电路板52构成的发光器件5以及一个传递并向外辐射来自发光物51的光的透明件4，所述电路板安装有控制发光物51的电路。
电容器6配备了锂等电池、铅酸电池或象双层电容器这样的充电器。在这个实施例中，如果电源是锂电池或类似电池，则路柱不需要其它的电源装置。另一方面，在采用铅酸电池或象双层电容器这样的充电器的情况下，商用电源或普通的太阳能电池应该被组合成充电电源。为了采用太阳能电池，它设置在透明件4的下方以便接受透过透明件4的阳光，由此一来，可以给电容器6充上太阳能电池的电力。尽管如此，也不应该限制太阳能电池的位置，例如，太阳能电池可以与路柱隔开。
至于发光器件5，适当地从发光二极管(LED)、卤素灯、金属卤化物灯、阴极射线管、电荧光、氙灯等中选择发光物51。发光物51被定位在成型于透明件4中的凹槽43中。电路板52装有驱动发光物51的电路。
透明件4由透光材料构成，其中包括聚碳酸酯、丙烯酸树脂、硬聚氯乙烯和其它合成树脂或玻璃。透明件4包括上述凹槽43。一道要填装封填材料42的凹槽41沿其外周壁延伸，所述封填材料构成了防水机构。由于封填材料42被嵌入凹槽41中并且被压在外壳3的立壁33上，这种结构堵塞了水进入路柱1的入口。在这个实施例中，凹槽41帮助并确保了封填材料42的定位。尽管如此，在没有形成凹槽41的情况下，封填材料42也可以被嵌在透明件4的外周壁与外壳3的立壁33之间，而封填材料42压在外壳3的立壁33上。或者，除了凹槽41外，可以在外壳3的立壁33上设置对应凹槽，从而封填材料42可以嵌在这两道凹槽中。
透明件4被加在盖子2和外壳3之间。尽管其周边被盖顶面21的平壁211和边缘31以及外壳3的立壁33牢固地夹住，但透明件4的一部分向外地突出到盖子2的窗口25外。
根据本实施例的上述结构，参见图1，埋入式路柱1大多数被埋入地下，而透明件4的突起和盖子2的局部突出于地面上。这样的突起高度通常约为1.5毫米-10毫米且优选为1.5毫米-7毫米并更优选地为1.5毫米-5毫米。不过，高度没有特殊限制地是可以自由调节的。
图4-图8表示改进的实施例，其中盖子2以不同的方式被安装在外壳3上。每个实施例的特征在于其各自的安装结构。
在图4所示的第二实施例中，凹槽221(331)成型于盖子2弯壁22的内周面和/或外壳3立壁33的外周面上。盖子2在封填材料7被嵌入凹槽221(331)中的情况下被固定在外壳3上。
在图5所示的第三实施例中，一个凸脊81沿着外壳3立壁33的外周面延伸，凸脊82是按照可与凸脊81配合的方式沿着盖子2弯壁22的内周面形成的。盖子2是固定在外壳3上，所述凸脊81、82相互配合。
在图6所示的第四实施例中，螺栓孔91分别设置在立壁33和弯壁22中。这些螺栓孔91的位置能够在外壳3立壁33外周面紧贴着弯壁22内周面时使这些孔相互连通。盖子2紧贴着外壳3地被拧入螺栓孔91的螺栓9固定住。
在图7所示的第五实施例中，螺栓孔91分别设置在边缘31和弯壁22的下端表面222上。这些螺栓孔91被设置成能够在边缘31上表面紧贴着弯壁22下端面222时相互连通。盖子2紧贴着外壳3地通过一根被拧入螺栓孔91的螺栓9被固定住。
在图8所示的第六实施例中，盖子2配设有一个水平向外地突出到弯壁22下端外的凸缘23。凸缘23和边缘31通过弹簧钢92被夹紧在一起。盖子2紧贴着外壳3地通过弹簧钢92被固定住。
<自发光标线系统>
如上所述，发光器件5和电容器6构成了使形成道路标线装置的显示器部的发光物51发光的机构。更具体地说明这个机构即自发光标线系统。
图9是表示本实施例的自发光标线系统结构的框图，图10表示其工作过程。
自发光标线系统包括一个具有第一发光二极管(LED)801、第二LED100的发光器件800。当道路环境中的光量少于预定光量时，可以让第一LED801发光。不施加电压地使用第二LED100，以便响应于可见入射光地产生电动力。原来，通过施加正向电压点亮第二LED100。相反地，本实施例不对第二LED100施加电压，这是考虑到LED是具有p-n节的晶体。换句话说，这种结构利用了这样的原理，即当光入射第二LED100时，产生了自由电荷并且其被转变成电能，这样一来，产生了电动力。
鉴于这个工作原理，当入射光量等于或大于预定光量时，第二LED100产生了电动力。当光的照明度等于或大于设定值并且这样的光照射至少持续一定时间时，满足了“光量等于或大于预定光量”的条件。例如，取决于道路环境，选择30lux-300lux的设定照明度值并且在数十秒到10分钟的范围内决定照射时间。
控制第一LED801开/闭的机构包括以下部件。一个光量识别电路200探测由第二LED100产生的电动力并且识别道路环境中的光量。一个定时器电路300包括一个通过第一LED801并根据光量识别电路200的决定结果来接通和关闭发光的开关电路310。此外，假设开关电路310处于打开状态，则一个LED驱动电路400起动了第一LED801。开关电路310保持关闭，只要第二LED100产生可由光量识别电路200探测到的电动力。另一方面，当探测到没有电动力时，打开开关电路310。
作为电源地设置了电池500或配备了蓄电池601的太阳能电池600。LED驱动电路400通过供电电路700把电池500或蓄电池601的电力供给第一LED801。
具有以上结构的自发光标线系统按照以下方式工作。
当第二LED100接收到光量等于或大于预定光量的入射光时，第二LED100产生了电动力。在这种情况下，根据所产生的电动力来判断，光量识别电路200将道路环境确认为白天。根据识别为白天的结果，定时器电路300内的开关电路310被关断。最终，断开发光器件800，暂时停止其发光功能。
另一方面，当入射第二LED100的光量降低到预定光量以下时，几乎不产生电动力。接着，根据所产生的电动力来判断，光量识别电路200把道路环境确认为夜晚。根据识别为夜晚的结果，开关电路310被打开以便接通电源开关710。又通过由电池500或蓄电池601经供电电路700供应的电能来起动LED驱动电路400，所述蓄电池在阳光照射下通过太阳能电池600来充电。与此同时，发光器件800接收电能并点亮第一LED801。
顺便说一句，在上文中，术语“白天”、“夜晚”不应该按照一天普通周期的意义来理解。相反地，与道路环境中的光量有关地，在此所用的“白天”应该是指光量等于或大于预定光量的情况，“夜晚”应该被理解为光量无法达到预定光量的情况。
光量识别电路200根据电动力大小给二极管驱动电路400提供亮度调节信号。亮度调节信号控制着第一LED801的发光模式(如照明和闪光)并调节其亮度。响应于亮度调节信号地，二极管驱动电路400如此控制着第一LED801，即可以根据道路环境用适当亮度并按照正确发光模式地发出光线。
在自发光标线系统中，上述工作过程只在实际使用时进行，即在系统建成后。在制成后，该系统经历了存放、运输、现场建筑和正常运转的阶段。图10表示这些阶段并且解释了由该系统进行的一系列主要作业。
在存放过程中，系统安放在容器箱中。定时器电路300是唯一的工作部件，而供电电路700和LED驱动电路400保持不工作。因此，第一LED801在这个阶段不发光。
在建筑过程中，假定至少在一定时间内连续发出其照明度等于或大于设定值的光线。例如，照明度被设定为30lux-300lux，发光时间被定为数十秒至10分钟。在这种情况下，光量识别电路200工作而起动了定时器电路300，它被转入接通状态。一旦光量识别电路200被起动了，则定时器电路300本身脱离后续工作。
随后，系统开始普通的后建筑工作。与上述一样地，这些工作在这里不重复。昼夜工作周期持续进行，直到电池容量耗尽为止。
图11是表示本发明自发光标线系统的实施例的电路图。具体的电路图对应于图9所示的框图。参见这张电路图，以下给出了特别说明。应该记住，以下例子是在一般的涉及暴露在阳光下的道路环境的基础上做出的。
第二LED100包括两个串联的LED101、102。当入射这些LED101、102的阳光量达到或超过了预定光量时，它们产生电动力。探测电压通过运算放大器201被放大，运算放大器的输出通过“与”电路202进行整形，以便调节第二LED100的电压。同时，在白天和夜晚之间识别道路环境。
当光量识别电路200判断为白天时，在电容器303中填充电动力。通过电容器303的充电能力来控制来自第二LED100的电动力。确切地说，当电容超过一定量时，二极管304关闭第二LED100的开关。在关闭状态下，供电电路700和LED驱动电路400都不工作，发光器件800不发光。或者，可以连接指示灯(未示出)，由此一来，看到指示灯便肯定注意到关闭状态。当超过规定电容地给电容器303充电时，快速放电二极管301进行放电，放电时间取决于用于LED开关定时器的时间常数电阻302。
在夜晚期间内，当没有阳光入射LED101、102时，不产生电动力。由于光量识别电路200中的运算放大器201没有放大电压，所以“与”电路202把这种情况认定为夜晚。在认识到夜晚的情况下，二极管304解除第二LED100的关闭，从而“与”电路305起动夕阳模式FET306并接通供电电路700。
当供电电路700从电池500中接收电力时，IC电路701根据用于产生基本频率的时间常数电容器702的值和电阻703、704的值产生算术运算以决定基本周期。一个其基本周期得到确定的信号被送往IC电路705，电容器706在此消除噪音并稳定信号的基本周期。随后，稳定信号被送往LED驱动电路400。LED驱动电路400包括一个电容器401、一个用于确定LED照明时间的时间常数电阻402、用于除去负电压的二极管403、用于使LED闪光的FET404。由LED驱动电路400来控制来自电池500的电力并将其送往发光器件800。
发光器件800由第一LED801、限制LED电流的电阻802构成。第一LED801的亮度和发光模式(照明或闪光)由来自LED驱动电路400的控制信号规定。
自发光标线系统可能包括一些独立的附加功能。因此，第二LED100可以起到夕阳探测器的作用。夕阳探测器作为普通探测目标来探测阳光。如果探测照明度低于如考虑道路环境而设定为30lux-300lux的照明度值，则夕阳探测器感应到“夜晚”并且开始第一LED的发光工作，或者改变或调节第一LED的亮度。相反地，当探测照明度等于或大于如考虑了道路环境地被设定为30-300lux的照明度值时，夕阳探测器感应到“白天”并且停止第一LED的发光工作，或者改变第一LED的发光。
作为另一个功能，可以通过由第二LED100、光量识别电路200和定时器电路300等构成的机构来自动操作电源开关。
总的来说，就采用了铅酸电池等的自发光道路标线产品(尤其是路柱)来说，努力减少在长期存放时的电池消耗。按照已知的路柱安装技术，已经采用连接器现场连接电路部和电池，在这种状态下，路柱被盖子罩住并且被埋了起来。尽管如此，还有一些麻烦，其中没有连接好连接器或者密封无法提供良好的防水效果。这样的事情严重依赖于一些工作条件如工地环境、气候和工作人员。因此，当完成建筑时，产品质量是不一致的。相反地，本实施例的系统可以对付这样的问题。确切地说，响应于由LED探测到的照明度，本系统可以自动操作电源开关。结果，可以直接把产品埋起来，而不使用连接器或在整个结构上打开盖子。
自发光标线系统通过采用LED的简单结构来探测道路环境的光量，这避免了与使用照明度探测器或太阳能电池输出功率有关的传统缺点。该系统保持了装置的精度并且同时可以轻松地缩小装置的尺寸并降低装置的成本。
如上所述，这个实施例的自发光标线系统被用于在上述实施例(第一实施例-第六实施例)的埋入式自发光道路支柱。但应该注意的是，系统也给其它各种道路标线装置提供了更广泛的应用前景。
工业实用性如上所述，由于其出色的耐用性以及对透明件的保护功能，本发明的道路标线装置是有效的。本发明的自发光标线系统在其简单结构方面是有利的，这导致了小型化和成本降低。此外，自发光标线系统可以被用于各种道路标线装置。当结合本发明的道路标线装置地使用时，预想到合作效果。
权利要求
1.一种自发光标线系统，它包括在道路环境中的光量少于预定光量时发光的第一LED；给第一LED供电的电池；控制第一LED的驱动的驱动电路；不用加电压就被用来响应于入射光地产生电动力的第二LED；一条根据由第二LED产生的电动力来决定道路环境中的光量是否少于预定光量的光量识别电路；一条根据由光量识别电路的决定结果来控制电路工作的开关电路。
2.一种自发光标线系统，它包括在道路环境中的光量少于预定光量时发光的第一LED；给第一LED供电的太阳能电池和电容器；控制第一LED的驱动的驱动电路；不用加电压就被用来响应于入射光地产生电动力的第二LED；一条根据由第二LED产生的电动力来决定道路环境中的光量是否少于预定光量的光量识别电路；一条根据由光量识别电路的决定结果来控制驱动电路工作的开关电路。
3.如权利要求1或2所述的自发光标线系统，其特征在于，当第二LED响应于入射光地连续产生电动力达一预定时间时，光量识别电路开始工作。
全文摘要
本发明提供一种自发光标线系统，它包括在道路环境中的光量少于预定光量时发光的第一LED；给第一LED供电的电池；控制第一LED的驱动的驱动电路；不用加电压就被用来响应于入射光地产生电动力的第二LED；一条根据由第二LED产生的电动力来决定道路环境中的光量是否少于预定光量的光量识别电路；一条根据由光量识别电路的决定结果来控制电路工作的开关电路。
文档编号F21V23/04GK1563591SQ20031010107
公开日2005年1月12日 申请日期2001年2月16日 优先权日2000年2月17日
发明者滨川康彦, 金子恭大, 稻垣胜仁 申请人:积水树脂株式会社