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TWI420430B - 雙光源交通號誌燈 - Google Patents

雙光源交通號誌燈 Download PDF

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TWI420430B
TWI420430B TW100126811A TW100126811A TWI420430B TW I420430 B TWI420430 B TW I420430B TW 100126811 A TW100126811 A TW 100126811A TW 100126811 A TW100126811 A TW 100126811A TW I420430 B TWI420430 B TW I420430B
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TW100126811A
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TW201305984A (zh
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Allen Jong Woei Whang
Yi Yung Chen
Horng Ching Hsiao
Jiun Shi Liu
Nai Lun Ku
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Univ Nat Taiwan Science Tech
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    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/09—Arrangements for giving variable traffic instructions
    • G08G1/095—Traffic lights
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source
    • H05B47/105—Controlling the light source in response to determined parameters
    • H05B47/11—Controlling the light source in response to determined parameters by determining the brightness or colour temperature of ambient light
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    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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    • Y02B20/40—Control techniques providing energy savings, e.g. smart controller or presence detection
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    • Y02B20/72—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps in street lighting

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Description

雙光源交通號誌燈
本發明係與一種交通號誌燈有關，特別是與一種利用自然光光源並搭配發光二極體之補光光源的雙光源交通號誌燈有關。
交通號誌燈係普遍常見於日常生活中的裝置，不論於街道或是路口處，一般均設置有一交通號誌燈，以指示行人及車輛駕駛人通行與否，來達到確保交通安全及順暢之主要目的。
習知之交通號誌燈，其係包含有複數不同顏色之燈號及一固定桿，同時係藉由切換上述不同顏色之號誌燈，以指示行人及車輛駕駛人通行或停止。為了讓行人及駕駛人可以清楚看到交通號誌燈，多將號誌燈之光源藉由一具有相當高度之固定桿架設於高處。然而，由於號誌燈的光源設置於高處，在其需進行維修時，需要專業電工人員搭配可承載電工人員至高處的工程車，才能將號誌燈之光源進行更換，相當地耗費人力及物力，造成維修成本極高。
此外，習知之交通號誌燈所採用號誌燈之光源，多係採用電力發電，而大部分電能皆會以熱能之形式耗散，因此，相當耗電且不環保。由於綠色能源逐漸成為新興產業的趨勢，因此，如何將可再生能源作高效率的利用，亦係一門重要的課題。至於，如何提供一交通號誌燈，可有效利用綠色能源，節約能源，降低生活能耗，實現永續發展，並且達到維修方便之目的，更是本技術領域亟欲解決之問題。
本發明之一目的係在於提供一雙光源交通號誌燈，其係利用自然光光源及設置於低處之補光光源的結合，以提供高亮度的交通號誌燈，並達到節能之效果。
本發明之另一目的在於提供一雙光源交通號誌燈，藉由將補光光源設置於低處，除可方便維修，亦可避免維修人員於高處作維護時而容易產生的危險。
本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。
為達到上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明之一實施例的一種雙光源交通號誌燈，包括一號誌顯示模組、一自然光光源模組及一補光光源模組。號誌顯示模組會發射一指示訊號。自然光光源模組係適於收集光線而產生第一光束，且第一光束會提供第一亮度給指示訊號。補光光源模組會提供號誌顯示模組所需之一第二光束，並且係被設置於一鄰近地面的位置，其包括一發光二極體、一感測單元及一控制電路。發光二極體發射第二光束。感測單元係電性連接至號誌顯示模組，以感測第一亮度，而產生一感光訊號。控制電路係電性連結至感測單元及發光二極體，以接收感光訊號從而調配第二光束之一第二亮度，第二光束會提供第二亮度給指示訊號。
在一實施例中，號誌顯示模組包括一第一調光單元、一第二調光單元、一混光單元、一光開關單元及一顯示端。第一調光單元會將第一光束及第二光束調變為一第一色光，第二調光單元則將第一光束及第二光束調變為一第二色光，混光單元係將第一色光及第二色光混合而產生一第三色光。光開關單元會接收第一色光、第二色光及第三色光，並控制第一色光、第二色光及第三色光的通過，而於顯示端上顯示指示訊號。
在一實施例中，第一光束具有一可見光及一不可見光，自然光光源模組包括一第一集光單元、一濾光膜、一第一耦合器及一第一導光單元。第一集光單元係用以收集光線以產生第一光束，濾光膜係設置於第一集光單元上，以濾除不可見光並令可見光通過，其中第一集光單元係包括一光磚。第一導光單元會將可見光傳遞至號誌顯示模組。第一耦合器係設置於第一集光單元及第一導光單元之間，並位於可見光的光路徑上，以將可見光的能量作壓縮。
在一實施例中，補光光源模組包括一第二集光單元、一第二耦合器及一第二導光單元。第二集光單元係設置於第二光束的光路徑上，以集中第二光束，其中第二集光單元係為一複合式拋物曲面集光器，複合式拋物曲面集光器係具有一反射罩及一透鏡，反射罩係圍繞設置於發光二極體之周圍，透鏡係設置於第二光束的光路徑上。第二光束經由透鏡後，進入第二導光單元，第二導光單元會將第二光束傳遞至號誌顯示模組。第二耦合器係設置於透鏡及第二導光單元之間，第二耦合器用以壓縮由透鏡出射之第二光束的能量。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下在配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是用於參照隨附圖式的方向。因此，該等方向用語僅是用於說明並非是用於限制本發明。
請參照第一圖，係為本發明實施例之雙光源交通號誌燈。一種雙光源交通號誌燈包括一自然光光源模組10、一補光光源模組20及一號誌顯示模組30。自然光光源模組10係設置於號誌顯示模組30之上方，以收集環境中的光線L而產生一第一光束，並提供號誌顯示模組所需之光源。補光光源模組20係設置於一鄰近地面G的位置，並可發射一第二光束以提供號誌顯示模組所需之光源。號誌顯示模組30會發射一指示訊號。自然光光源模組10所發出之第一光束會提供一第一亮度給指示訊號，以及補光光源模組20根據第一亮度從而調配第二光束，第二光束會提供一第二亮度給指示訊號。
配合參照第二圖，其係為本發明實施例之雙光源交通號誌燈的方塊示意圖。自然光光源模組10包括一第一集光單元100、一第一耦合器110及一第一導光單元120。第一集光單元100係用以收集環境中，來自四面八方的光線L而產生第一光束L1，其係例如為一光磚(Sun-Lego)，光磚係具有環保之優點，並且具有大面積的光接收面，以收集光線L，例如太陽光，且可抗紫外線光及紅外線光。其中，第一光束L1具有一可見光L1及一不可見光，藉由於第一集光單元100上設置之一濾光膜(未圖示)，濾光膜可濾除不可見光且令可見光L1通過，以除去例如對人體有害的紫外線光，並除去易生熱的紅外線光，而避免雙光源交通號誌燈會有過熱的狀況發生。第一耦合器110係設置於第一集光單元100及第一導光單元120之間，並位於可見光(第一光束L1)的光路徑上，以壓縮可見光的能量，進而加強其能量。並且，藉由第一導光單元120來將可見光(第一光束L1)傳遞至號誌顯示模組30而進行放光作用，以提供一第一亮度給號誌顯示模組30所發射之一指示訊號I。
補光光源模組20包括一發光二極體200、一感測單元210、一控制電路220、一第二集光單元230例如一複合式拋物曲面集光器、一第二耦合器240及一第二導光單元250。發光二極體200會發射第二光束L2。感測單元210係電性連接號誌顯示模組30，以感測通過號誌顯示模組30之第一光束L1的第一亮度，而產生一感光訊號S。控制電路220係電性連接於感測單元210及發光二極體200之間，以接收感光訊號S從而調配發光二極體200所發射之第二光束L2的亮度，以提供一第二亮度給指示訊號I。第二集光單元230係設置於發光二極體200所發射之第二光束L2的光路徑上，以集中第二光束L2。第二耦合器240係設置於由第二集光單元230所出射之第二光束L2的光路徑上，以壓縮第二光束L2的能量。第二導光單元250將由第二耦合器240所出射之第二光束L2傳遞至號誌顯示模組30。
上述補光光源模組20之設置，可有效解決雙光源交通號誌燈中，自然光光源模組10所發出之第一光束L1的第一亮度不足的問題。因此，補光光源模組20係具有感測單元210，以感測第一光束L1的第一亮度，並產生感光訊號S來判斷第一光束L1的第一亮度是否足夠，以提供第二光束L2給雙光源交通號誌燈作為補充光源。此外，補光光源模組20中之發光二極體200具有體積小、多光源、發光角度可自由設計等特性，加上其藉由第二耦合器240及第二導光單元250的配設，因此可透過光學設計而將補充光源有效地傳遞至號誌顯示模組30。此外，將補光光源模組20設置於低處，例如臨近設置於地面或設置於地面上，將可大大滅少維修時之人力物力耗費，進而節省公共成本。
當雙光源交通號誌燈於夜晚使用時，來自外界環境之光線L不足，將使得自然光光源模組10所發出之第一光束L1的第一亮度降低，而小於一參考值，因而補光光源模組20中控制電路220，會根據感測單元210所產生之感光訊號S，來調配發光二極體200所發出的第二光束L2之第二亮度，以使得第一亮度及第二亮度的總亮度係大於上述參考值，因此其可藉由發光二極體200所發出之第二光束L2的第二亮度，來補充提供予雙光源交通號誌燈的光源之亮度。至於，當雙光源交通號誌燈於白天使用時，來自外界環境之光線L係足以使得自然光光源模組10發出足夠的第一亮度，且係大於上述參考值，因而補光光源模組20中之控制電路220，將根據感測單元210所產生之感光訊號S，來調配而降低發光二極體200所發射之第二光束L2的第二亮度，或是關閉發光二極體200，則可有效節約能源。
號誌顯示模組30包括一第一調光單元R、一第二調光單元G、一混光單元M、一顯示端31及一光開關單元32，第一調光單元R會將第一光束L1及第二光束L2調變為一第一色光LR ，第二調光單元G會將第一光束L1及第二光束L2調變為一第二色光LG ，混光單元M則會將第一色光LR 及第二色光LG 混合而產生一第三色光LY 。光開關單元32會接收第一色光LR 、第二色光LG 及第三色光LY ，並控制第一色光LR 、第二色光LG 及第三色光LY 的通過狀況，進而於顯示端31上顯示指示訊號I。
在一實施例中，如第三圖所示，其係為本發明另一實施例之雙光源交通號誌燈的方塊示意圖。一種雙光源交通號誌燈包括一自然光光源模組10、一補光光源模組20及一號誌顯示模組30。其中，自然光光源模組10如上述實施例所述。
補光光源模組20中之第二集光單元230係為一複合式拋物曲面集光器(Compound Parabolic Concentrator)，複合式拋物曲面集光器230包括一反射罩231及兩透鏡232及233，反射罩231係圍繞於發光二極體200之周圍，而透鏡232及233係設置於第二光束L2的光路徑上。當第二光束L2由發光二極體200出射時，反射罩231可反射向四面八方出射之第二光束L2，並進入透鏡232及233，而向第二耦合器240前進，以使得入射至第二耦合器240的第二光束L2的能量更加匯聚且集中。
號誌顯示模組30包括一第一調光單元R、一第二調光單元G、一混光單元M、一顯示端31及一光開關單元32。第一調光單元R係為一紅色片，而第二調光單元G係為一綠色片，因此紅色片R會將第一光束L1及第二光束L2調變為紅光LR ，綠色片G將第一光束L1及第二光束L2調變為綠光LG ，混光單元M會將紅光LR 及綠光LG 混合而產生黃光LY 。光開關單元32會接收紅光LR 、綠光LG 及黃光LY ，並控制紅光LR 、綠光LG 及黃光LY 的通過，並根據一時序安排，使得雙光源交通號誌燈呈現紅黃綠三種不同顏色的指示訊號，而顯示於顯示端31上，如同常見的紅綠燈。其中，光開關單元32具有線性光學之特性，以使得紅光LR 、綠光LG 及黃光LY 可在向顯示端31前進的過程中，決定紅光LR 、綠光LG 或黃光LY 是否可以通過，從而實現開關功能。
綜上所述，本發明之雙光源交通號誌燈，主要係由一設置於低處之補光光源模組搭配一自然光光源模組所組成。設置於低處之補光光源模組除了具有維修方便的特性，由於其具有控制電路及感測單元，而可配合自然光光源模組所發出之第一光束的亮度，來調配補光光源模組所發出之第二光束的亮度，夜間使用時，補光光源模組會提升其光源的亮度，白天使用時，補光光源模組會降低其光源的亮度或關閉，以達到節能之效果。而自然光光源模組具有可濾光的特性，可除去對人體有害的紫外線光與易產生熱的紅外線光。此外，藉由耦合器及導光單元的配設，可有效壓縮光能量並傳導至號誌顯示模組，而可提供高亮度的交通號誌燈。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。
10‧‧‧自然光光源模組
20‧‧‧補光光源模組
30‧‧‧號誌顯示模組
31‧‧‧顯示端
32‧‧‧光開關單元
100‧‧‧第一集光單元
110‧‧‧第一耦合器
120‧‧‧第一導光單元
200‧‧‧發光二極體
210‧‧‧感測單元
220‧‧‧控制電路
230‧‧‧第二集光單元(複合式拋物曲面集光器)
231‧‧‧反射罩
232、233‧‧‧透鏡
240‧‧‧第二耦合器
250‧‧‧第二導光單元
I‧‧‧指示訊號
G‧‧‧第一調光單元
R‧‧‧第二調光單元
S‧‧‧感光訊號
M‧‧‧混光單元
L‧‧‧(環境中的)光線
L1‧‧‧第一光束(可見光)
L2‧‧‧第二光束
LR ‧‧‧第一色光、紅光
LY ‧‧‧第二色光、黃光
LG ‧‧‧第三色光、綠光
第一圖，係為本發明實施例之雙光源交通號誌燈的示意圖。
第二及三圖，係為本發明實施例之雙光源交通號誌燈的方塊示意圖
30‧‧‧號誌顯示模組
100‧‧‧第一集光單元
110‧‧‧第一耦合器
120‧‧‧第一導光單元
200‧‧‧發光二極體
210‧‧‧感測單元
220‧‧‧控制電路
230‧‧‧第二集光單元
240‧‧‧第二耦合器
250‧‧‧第二導光單元
I‧‧‧指示訊號
G‧‧‧第一調光單元
R‧‧‧第二調光單元
M‧‧‧混光單元
L‧‧‧(環境中的)光線
L1‧‧‧第一光束(可見光)
L2‧‧‧第二光束
LR ‧‧‧第一色光
LY ‧‧‧第二色光
LG ‧‧‧第三色光
S‧‧‧感光訊號

Claims (9)

  1. 一種雙光源交通號誌燈，包括：一號誌顯示模組，用以發射一指示訊號；一自然光光源模組，適於收集光線而產生一第一光束，且該第一光束會提供一第一亮度給該指示訊號；以及一補光光源模組，以提供一第二光束至該號誌顯示模組，且係被設置於一鄰近地面的位置，包括：一發光二極體，用以發射該第二光束；一感測單元，係電性連接至該號誌顯示模組，以感測該第一亮度，而產生一感光訊號；一控制電路，係電性連接至該感測單元及該發光二極體，用以接收該感光訊號從而調配該第二光束之一第二亮度，該第二光束會提供該第二亮度給該指示訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之雙光源交通號誌燈，其中該號誌顯示模組包括一第一調光單元、一第二調光單元及一混光單元，該第一調光單元會將該第一光束及該第二光束調變為一第一色光，該第二調光單元則將該第一光束及該第二光束調變為一第二色光，該混光單元係將該第一色光及該第二色光混合而產生一第三色光。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之雙光源交通號誌燈，其中該號誌顯示模組包括一光開關單元及一顯示端，該光開關單元接收該第一色光、該第二色光及該第三色光，並控制該第一色光、該第二色光及該第三色光的通過，進而於該顯示端上顯示該指示訊號。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之雙光源交通號誌燈，其中該第一光束具有一可見光及一不可見光，該自然光光源模組包括一第一集光單元及一濾光膜，該第一集光單元係用以收集光線以產生該第一光束，該濾光膜係設置於該第一集光單元上，以濾除該不可見光並令該可見光通過。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之雙光源交通號誌燈，其中該自然光光源模組包括一第一導光單元，以將該可見光傳遞至該號誌顯示模組。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之雙光源交通號誌燈，其中該自然光光源模組包括一第一耦合器，係設置於該第一集光單元及該第一導光單元之間，並位於該可見光的光路徑上，以將該可見光的能量作壓縮。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之雙光源交通號誌燈，其中該補光光源模組包括一複合式拋物曲面集光器，該複合式拋物曲面集光器係具有一反射罩及一透鏡，該反射罩係圍繞於該發光二極體之周圍，該透鏡係設置於該第二光束的光路徑上。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之雙光源交通號誌燈，其中該補光光源模組包括一第二導光單元，該第二光束經由該透鏡後，進入該第二導光單元，該第二導光單元會將該第二光束傳遞至該號誌顯示模組。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之雙光源交通號誌燈，其中該補光光源模組包括一第二耦合器，係設置於該透鏡及該第二導光單元之間，該第二耦合器用以壓縮由該透鏡出射之該第二光束的能量。
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