专利名称：发光二极管交通信号灯的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种采用发光二极管作光源的交通信号灯。
目前公路和铁路的交通指挥、调度信号全部采用传统白炽灯源，通过滤色变为有色光。白炽灯的致命弱点是能耗高、光效低、寿命短、发热量大、质地脆弱易损、不安全因素多、更换频繁、维护工作量大。有关数据表明白炽灯的平均使用寿命，用于民品的仅300小时左右，车辆上使用的能到400多小时，用于河海航道指挥和标识信号的不超过500小时。公路和铁路交通指挥、调度信号需要不间断连续闪烁，天天如此，年年如此，即使是优质灯泡，每天这样连续闪烁8个小时，最多也只能坚持100天。机动车使用着大量的有色信号，由于颠簸会影响灯泡的使用寿命，机动车频繁更换白炽灯已是司空见惯的事。
对于必须使用白色灯光的场合，为避开白炽灯的诸多缺陷，社会各界正在或已经采用更好的节能高效新光源，如碘钨灯、日光灯等优质光源。那么对于大量使用有色灯光的场合，是否只有“白炽灯+滤色罩”一条路呢？当然不是。
自从超高亮度LED发光二极管面世，由于它特有的光谱、光强和显著的低能耗特点，很快被需要光电显示的各个领域广泛应用。但在许多领域，如公铁路交通指挥和调度信号、河海航道指挥和标识信号、各种发光标志牌、机动车辆标志灯等领域，却迟迟没能应用起来。究其原因，主要是发光强度不够和成本太高。
经过对国内外交通信号灯制造技术的了解，已知目前有用LED做光源的同类产品在试用，但都是采用LED密集排列的方式制作的，它们只能机械地解决光强问题，解决不了阻碍产品进一步推广应用的制造成本问题，也很难适应不同场合下对视角的要求。如传统公路交通信号灯的售价不过几百元，而一个密集排列LED的Φ300mm公路交通信号灯，使用LED的数量达570多只，仅制造费就接近2000元。而且这500多只LED串联连接，只要其中有一只意外损坏，就会造成大片不亮。从可靠性角度讲，原来白炽灯只装一只，一只损坏，全灯不亮，现在是一只LED不亮，大片不亮，同样需要维护。假设原来的可靠性为100％，现在意外损坏的机会增加了500倍，可靠性仅为原来的1/500，即0.2％。因此这种LED公路交通信号灯离推广使用还存在很大的距离。
鉴于上述，本实用新型将提供一种光强足、成本低、视角大的发光二极管交通信号灯，它能满足交通信号对光强、光谱、射距、射角等方面的特殊要求。
为达到以上目的，本实用新型采用以下方案一种发光二极管交通信号灯，包括灯壳、压圈、密封圈、透光罩、电路板、发光二极管阵列，所述发光二极管固定在所述电路板上，所述电路板装在所述灯壳内，所述压圈固定在所述灯壳的前端面上并将所述透光罩与所述灯壳扣合，所述密封圈置于所述透光罩和所述灯壳的扣合面之间，其特征在于它还包括密集排列的号筒式藏光反射筒，其中所述透光罩为具有驻光作用和漫散射作用的透光罩；每个藏光反射筒内设置一个所述的发光二极管，其底端与所述电路板连接，每个藏光反射筒的大端相互联结，形成蜂窝状；所述电路板上的电路由整流电路、调压电路和发光二极管阵列电路依次串接构成，发光二极管阵列电路由各发光二极管单元电路组成。
发光二极管的主光束无任何阻挡直射透光罩，主光束边缘的余散光经藏光反射筒的多次反射，最后仍以不同角度落在透光罩上与主光束叠加，使通过透光罩的光强增大；由于透光罩的驻光作用，叠加光线通过透光罩的同时，使透光罩上能产生驻光作用的微粒子变亮，整个透光罩变亮而产生透光罩发光的视觉效果，而且光线柔和、连成一片，使得视角增大。
由于采用了反射筒和具有驻光作用的透光罩，使得LED的光强和视角都得到增大，因此可使用较少的LED来构成交通信号灯，进而使成本大大下降。
以下结合附图和实施例对本实用新型作详细说明。
图1和图2是本实用新型的结构图；图3是红黄兰灯电路图；图4是绿灯电路图。
请参见图1和图2，本实用新型包括灯壳1、压圈2、密封圈5、透光罩4、电路板6、密集排列的号筒式藏光反射筒3和由发光二极管7构成的发光二极管阵列。发光二极管7固定在电路板6上，电路板6装在灯壳1内，压圈2固定在灯壳1的前端面上并将透光罩4与灯壳1扣合，密封圈5置于透光罩4和灯壳1的扣合面之间。其中每个藏光反射筒3内设置一个发光二极管7，反射筒的底端与电路板6连接，其大端从圆锥过渡到正六边形，各个反射筒的大端相互联结，形成图2所示的蜂窝状。
透光罩4采用具有驻光作用和漫散射作用的透光罩，它有固定的安装方向和一定的曲率要求，以达到信号灯的视角要求。号筒式藏光反射筒3的小端与电路板6连接处可具有一定曲率过渡。号筒式藏光反射筒3的锥度和长度根据发光二极管7的光线射角大小来确定，号筒式藏光反射筒3和透光罩4之间的距离根据不同应用场合对视觉的要求而定。灯壳1、压圈2、密封圈5可实现信号灯与外界空间的隔离，以达到防尘防水的目的。
发光二极管7发出的主光束无任何阻挡直射透光罩4，主光束边缘的余散光经号筒式藏光反射筒3的多次反射，最后仍以不同角度落在透光罩4上与主光束叠加，通过这种叠加、折射、反射，使通过透光罩4的光强增大。由于透光罩4的驻光作用，叠加光线通过透光罩4的同时，使透光罩4上能产生驻光作用的微粒子变亮，于是整个透光罩变亮而产生透光罩发光的视觉效果，而且光线柔和、连成一片，使得视角增大。
请参阅图3，电路板上的电路由整流电路、调压电路和发光二极管阵列电路依次串接构成。B1构成整流电路。三极管T01～T03构成自动调压电路，调整信号来自光敏器件RL1，当外部光照减弱时，RL1阻值增大，使三极管T01管压降增加，从而减小加到LED上的电压。发光二极管阵列电路由各发光二极管单元电路串联组成，每个发光二极管单元电路由一个发光二极管Lx和一个限流电阻R2xx串联后再和一个分压续流电阻R1xx并联构成。正常工作时，分压续流电阻给LED均压，限流电阻用以隔离LED制造中产生的不一致性。个别LED受损时，分压续流电阻保证整个发光二极管阵列电路续流，限流电阻则可保证其所在单元不被短路。分压续流电阻的取值范围是确保当某一个LED损坏时其它部分仍能正常工作。这样做的副作用是引入了一定量的功耗，但换来的是高可靠性指标。
也可不用限流电阻而直接将LED和分压续流电阻并联，但电路性能会差一些。
图3电路适用于红色、黄色或兰色LED构成的交通信号灯，因为这三种颜色的LED的光强都大于800mcd(毫坎德拉)，这样，对于Φ300mm的公路交通信号灯，每灯仅使用61只LED，全部串联连接。
纯绿色LED的光强只有75-100mcd，偏黄的绿色管高些，也不超过350mcd。为使各色灯的光强尽量一致，绿色LED使用了253只，电路也随之不同。请参阅图4，图中每个发光二极管单元电路由两只绿色LED和一个限流电阻串联构成，各发光二极管单元电路并联，全灯共有127个并联单元(其中有一个单元是一只LED)。
每个单元使用的LED也可以更多一些，当然，如遇光强高的绿色LED，每个单元也可由一个LED和限流电阻串联构成。对于直径不同的其它规格的信号灯，使用LED的总量将随之增减。
本实用新型的技术指标如下1.光源LED光强(CD)中心波长(nM) 功耗(W) 有效距离(M)红色 57644 17.6 ≮1500黄色 76592 17.6 ≮1500绿色 16.95 560 35.2 ≮1500兰色 126 35.2 ≮5002.视角主光束＞60° 辅光束∽180°3.使用寿命点光源＞200000H整灯＞5年 无故障运行周期＞3年4.工作电压～220V±205.工作电流红、黄、兰80mA 绿160mA6.环境温度-40～+85℃7.温升＜30℃8.密封防雨、防尘结构9.重量和体积(随灯型不同而不同)本实用新型可用于下述领域
1.公路和铁路道路交通指挥、调度信号；2.河、海航道指挥、标识信号；3.机动车辆尾灯、刹车灯、转向灯；4.其它需要有色标志灯光的场合。
本实用新型针对同类产品存在的光强不足、成本太高、视角小、可靠性差的现状，采用藏光、驻光、折射、反射、增设分压续流电阻诸项技术，解决了光强不足、视角小、成本高、可靠性差等问题。其具有以下优点1.光效高，采用反射筒和具有驻光作用的透光罩，使单个LED的光强和视角都得到增大，因而可使用较少的LED，由于所需的LED减少了，因此成本大大下降。
2.节能效果显著，仅为100W白炽灯功耗的17.6％-35.2％，200W白炽灯功耗的8.8％-17.6％，是使用LED同类产品的1/20-1/10。平均节能效率＞80％。对于使用在直流低压条件下的LED信号灯，与原使用的白炽灯相比，节能效率则更高。
3.寿命长，使用期＞5年。
4.基本不发热，运行安全，可靠性高。
5.电路采用均压方式，较好地解决了半导体低压器件和市网电压之间的矛盾，且个别光源管意外受损后，灯的发光效果不受影响。
6.结构简单易安装，与各种传统灯具有良好的继承性，利于批量化组织生产。
7.采用密封结构和有效的防雷击措施，使产品可在恶劣环境下运行。
8.有优良的性能/价格比。
下面以面向公路交通设计的300mm信号灯与传统产品作技术指标对比(红黄绿一套三灯)对比项目 LED灯具 传统灯具光 色 纯正 有白、淡感发光面积 满盘亮，近视有网状感 中间亮、边缘暗功 耗 70.4W/套 300-600W寿 命 点光源＞200000H，整灯＞5年免维护型 ＜500H，维持周期＜4个月温 升 忽略不计 局部＞800℃用电特性 平稳启动 启动电流大适应性 连续闪烁不影响产品寿命 闪烁不宜，严重影响寿命年耗电 2453度 21024度年需费用 1642元 12860元总之，本实用新型是一种既有社会效益又有经济效益的大有发展前景的产品。
权利要求1.一种发光二极管交通信号灯，包括灯壳、压圈、密封圈、透光罩、电路板、发光二极管阵列，所述发光二极管固定在所述电路板上，所述电路板装在所述灯壳内，所述压圈固定在所述灯壳的前端面上并将所述透光罩与所述灯壳扣合，所述密封圈置于所述透光罩和所述灯壳的扣合面之间，其特征在于它还包括密集排列的号筒式藏光反射筒，其中所述透光罩为具有驻光作用和漫散射作用的透光罩；每个藏光反射筒内设置一个所述的发光二极管，其底端与所述电路板连接，每个藏光反射筒的大端相互联结，形成蜂窝状；所述电路板上的电路由整流电路、调压电路和发光二极管阵列电路依次串接构成，发光二极管阵列电路由各发光二极管单元电路组成。
2.如权利要求1所述的发光二极管交通信号灯，其特征在于所述发光二极管阵列电路由各发光二极管单元电路串联组成。
3.如权利要求1所述的发光二极管交通信号灯，其特征在于所述发光二极管阵列电路由各发光二极管单元电路并联组成。
4.如权利要求2所述的发光二极管交通信号灯，其特征在于所述每个发光二极管单元电路由一个发光二极管和一个分压续流电阻并联构成。
5.如权利要求2所述的发光二极管交通信号灯，其特征在于所述每个发光二极管单元电路由一个发光二极管和一个限流电阻串联后再和一个分压续流电阻并联构成。
6.如权利要求3所述的发光二极管交通信号灯，其特征在于所述每个发光二极管单元电路由一个发光二极管和一个限流电阻串联构成。
7.如权利要求3所述的发光二极管交通信号灯，其特征在于所述每个发光二极管单元电路由多个发光二极管和一个限流电阻串联构成。
专利摘要发光二极管交通信号灯包括灯壳、压圈、密封圈、透光罩、电路板、LED阵列和密集排列的号筒式藏光反射筒。LED固定在装于灯壳内的电路板上，压圈固定在灯壳的前端面上并将透光罩与灯壳扣合，密封圈置于透光罩和灯壳的扣合面之间，每个反射筒内设置一个LED，其底端与电路板连接，每个反射筒的大端相互联结，形成蜂窝状；电路板上的电路由整流、调压和LED阵列电路依次串接构成，LED阵列电路由各LED单元电路组成。该信号灯光强足、成本低、视角大，能满足交通信号对光强、光谱、射距、射角等方面的特殊要求。
文档编号G08G1/095GK2264945SQ96244048
公开日1997年10月15日 申请日期1996年11月15日 优先权日1996年11月15日
发明者乔康利, 任祖智, 王忠义 申请人:乔康利, 任祖智, 王忠义