[发明专利]通用交通灯发光设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种交通灯发光设备，包括：至少一个光源；校准设备，所述校准设备用于校准由所述至少一个光源发出的光；配光设备，所述配光设备用于以特定发光强度分布在特定立体角内分布经校准的光。

背景技术

在特定照明应用中，尤其在交通信令中，光是根据与其中使用者需要看见信号的位置相对应的模式来发出的。为了这个目的，几十年来使用的经典架构包括由光学系统(其可以是单个透镜或者在一些应用中是菲涅耳透镜)校准的单光源(通常是灯泡)。然后，将与输出束的尺寸相匹配的光漫射分布器插入输出区域中，以便在所需方向上分布光。

如果模式平滑并且简单，此分布器可以由一些发散透镜来实现，或者-在需要精细的成形时-借助几个折射元件或者扩散表面来实现。分布器分为不同的区，每一个区域在特定方向上偏转光。借助在漫射器区之间的表面再分配来获得在每一个有角扇区之间的功率平衡。

此配置的缺点是需要针对每一个情形(右弯、左弯、狭窄部分…)设计并且使用特定的分布器。这导致要预期并且管理大量配置。而且，如果需要不同信号直径，则必须重新计算每一个分布器，并且使其重新适应于新的束直径。上述配置的进一步缺点是由于折射分布器的区划分并且取决于观看者的角度位置，分布器的表面中只有一部分看起来像是发光的，其导致在信号表面上不均匀，并且有时是非圆形的光分布。在接近信号时，即在使用者足够接近以至于能够辨别出分布器的不同区时，此效应是特别明显。而且，灯泡的寿命和功率效率极差，并且导致了高维护成本。

最近，为了克服基于灯泡的设备的维护限制，已经使用了使用基于LED(发光二极管)的多源的发光设备。然而安全是必要的(其是对于铁路应用的情况)，每一个源必须促成整个分布模式，即，每一个源的光必须分散到相同的相对光强度分布，使得一个源故障不会引起相对光分布中的变化。这意指为了在不同方向上分布光，必须为每一个经校准的源配备提供期望的光分布的单独的分布器(THALES，“FieldTrac 6365LELD-Signal”。通过使用此结构，即使要适应于信号的尺寸也不必重新设计光分布器：可以通过增加或去除经校准的(并且分布的)光源来补偿表面变化。然而，通过这样做，信号的电气设计会显著变化，其也影响发光设备的光学输出通量，二者都限制了此架构的可缩放性。

与灯泡相比，LED有效表面相当大，意指对每一个LED的单独校准将导致更为发散的束，即，LED受到低亮度的影响，需要使用几十个LED，从而引起更为复杂并且昂贵的架构。另外，由于分布器的小尺寸，更难以成形尖角分布。

由于所述限制，此种信号的光分布比借助单光源可实现的光分布效率差得多。这意指在这里又必须针对每一个特定情形(右弯、左弯、狭窄部分…)对光分布进行优化，意指要设计并且使用特定分布器，以便节省发光设备的可用光学输出通量。

发明目的

本发明的目的是提供一种低维护费用的交通灯发光设备，所述交通灯发光设备生成针对各种车尾装置(右弯、左弯、直线)的均匀的光分布，而与观看者的距离无关。

发明内容

此目的由根据权利要求1所述的交通灯发光设备来解决。

根据本发明，所述光源是高亮度光源，以及所述配光设备是具有微结构表面的微结构分布器，从而所述微结构表面的任何任意宏观区域在整个特定立体角中促成发光强度分布。

从显示器(LCD)和漫射照明应用(US 7,033,736 B2)获知了结构化的分布器。这种微结构分布器包括基板和分布在所述基板的表面之上的多个微结构。所述微结构分布器是基于折射的漫射器，在宽带照明(借助在整个可见范围内的光的照明)下，所述基于折射的漫射器在漫射角度与能量分散方面容许准任意的束成形操作。优选地在表面上以阵列来组织所述微结构。微结构分布器的表面外观可以看起来随意；然而，跨所述表面的所述微结构的相对分布(尺寸、形状和相对位置)包括具有一些参数化随机分布的特征的特定形状，以便避免由周期性阵列引起的视觉伪影。所使用的微结构可以包括曲面微透镜部分和直边活塞部分。所述微结构的形状用于控制光散射轮廓的形状(发光强度分布)。通过使用傅立叶光学衍射定律，可以计算在分布器表面上所需的微结构形状和分布，以便实现特定发光强度分布(期望的散射模式)。对于可见光范围应用，已知具有达到几百微米的表面皱折结构尺寸和10μm的典型深度并且具有几微米乃至亚微米级的数量级的精度的微结构分布器。