[发明专利]高对比度的信号灯显示装置

说明书

本发明领域

本发明涉及一种信号灯显示装置，内含一个或多个显示可视信号或警告的发光器件。本发明还涉及到在这种信号灯显示装置使用的遮光手段。本发明还进一步涉及到信号灯显示装置的各种实施例，如交通信号显示应用。本发明也涉及到包含这种信号灯显示装置的车辆。

发明背景

受低入射角阳光照射时，很难读取/看清（交通信号灯显示装置通常是立式安装）普通信号灯显示装置，如基于发光二极管（LED）的信号灯显示装置。所有廉价的普通塑料发光二极管，如3，5，8和10毫米的圆形或椭圆形发光二极管，只含一个嵌入式塑料透镜和内反光片，这种布置使出射光直接射向观察者（以+/-1到180度各种角度，取决于发光二极管型式是卧式还是立式）。但当太阳正好处于此特定发光二极管的光学视角时，发光二极管也反射阳光给观察者。标准发光二极管的反光高于白纸，从而很难产生正确的信号。只有高发光二极管电流和高发光二极管功率能够克服阳光的反射，但是这需要较高的初始投资且运行寿命较短。已报道有罩型发光二极管屏幕罩，但这限制了显示器的视角。罩型发光二极管屏幕罩的缺点是，只有当阳光相对于光轴的入射角比较大，如20度或以上时才有效。也已报告过更复杂的解决方案。

美国6249375B1号专利公开了一种多重灯色变化交通标志光学元件发明，光源特别是发光二极管（LED）至少有同轴配置在共同壳体内的一个会聚透镜和发散透镜。光源的出射光尽可能全部到达会聚透镜，汇聚成最好用光圈环绕的焦点（斑），再到发散透镜，按照一定的规格分散。适当规定发散透镜的折射率，使其出射光具有小角度特征，其折射角贝塔（β）小于给定范围的阿尔法（α）角。会聚透镜和发散透镜之间规定合理的距离尺寸，使入射角伽玛（γ）大于或等于极限角度阿尔法（α）的外部阳光被完全遮住，要么通过光圈，要么通过壳壁吸收，避免幻象光产生。

按美国6249375B1的可变信号交通标志也存在问题，该装置较复杂，因而价格昂贵。例如，每个发光二极管要求额外的壳体，一对透镜和光圈。此外，也要小心保持这些部件的相对位置。

发明内容

本发明的第一目标是提供一种不那么复杂也不那么昂贵的替代信号灯显示装置。本发明的第二目标是提供一种应用于这种装置的发光装置；本发明的第三目的是提供这种装置使用的遮光手段。

本发明包含几个独立项，分别描述了各种优点的实施例。

在首要方面，按照第一目标，本发明涉及到1号申请中的信号灯显示装置。

本发明的特效如下：配置遮光手段部分覆盖发光器件的光分布。必须指出，这是一种反直觉的措施，因为业内人生都知道，配置遮光手段意味着发光器件出射光很少。但是，本发明人发现在实际使用中，除了这种效果，遮光手段同时还减少反射到观察者的阳光，因为阳光与光轴呈某入射角入射，达到反光片后，在观察者的观察方向反射，在正常操作使用中反射方向与光轴大致平行。因此，尽管光输出水平较低，但观察者将体验更高的对比度，从而在低角度阳光的情况下将会更快、更清楚地观察到信号或警告。换句话说，本发明达到美国6249375B1号发明类似的效果，而且无需任何镜头或光圈。只需一个简单的盖或罩实现对发光器件光线部分遮光就足够了。本发明和之前发明之间的主要区别是，一个或多个发光器件，各配置遮光手段单独遮挡出射光。在之前发明的解决方案中存在整体遮光罩，遮挡所有发光器件入射光。首先，这并没有为发光器件单独遮光。其次，这些解决方案并不遮挡平行于观察方向（所以是观察者的方向）发光器件出射的辐射光部分。因为在实际使用中观察方向指的正常观察方向范围，这意味着一定距离处的观察者是从一个与光轴呈小角度的方向。并不意味着是在配置遮光手段（为每个发光器件）侧从一个方向上基本垂直于信号灯显示装置的位置观察该装置。

透明壳体上遮光位置和覆盖范围可以不同，只要阳光无法达到发光器件的反光片就行。本发明信号灯显示装置除了明显简单的优点外，还有其他重要的优势。更高的对比度可以减少流过发光器件的导引电流（环保/绿色解决方案）和延长发光器件的寿命，从而大大降低装置的成本。

换一种陈述方式可以说，在本发明，遮光手段与发光器件在光轴方向投射到垂直于光轴的表面上时发生重叠。