DE10022712B4

DE10022712B4 - Signalgebereinsatz mit einer Lamellenanordnung für Verkehrssignalanlagen

Info

Publication number: DE10022712B4
Application number: DE10022712A
Authority: DE
Inventors: Simon BLÜMEL
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 1999-12-07
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2005-04-07
Anticipated expiration: 2020-05-11
Also published as: DE10022712A1

Abstract

Signalgebereinsatz mit einer Lamellenanordnung (7) für Verkehrssignalanlagen, mit einer Signallicht aussendenden Lichtquelle (1) und einem zugeordneten, das Signallicht zu einem Lichtbündel formenden Kollimator (4), wobei die Lamellenanordnung (7) durch eine Anzahl über den Lichtbündelquerschnitt verteilter Lamellen (8) gebildet ist und die Lamellenanordnung (7) dem Kollimator (4) nachgeordnet ist, und durch die Abblendseiten (13) der Lamellen (8) im Winkel zur optischen Achse (5) in Richtung auf den Kollimator (4) einfallendes Störlicht ausblendbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass den Abblendseiten (13) gegenüberliegende Reflexionsseiten (9) der Lamellen (8) auftreffendes Signallicht reflektieren.

Description

Die Erfindung betrifft einen Signalgebereinsatz mit einer Lamellenanordnung für Verkehrssignalanlagen mit einer Signallicht aussendenden Lichtquelle und einem zugeordneten, das Signallicht zu einem Lichtbündel formenden Kollimator, wobei die Lamellenanordnung durch eine Anzahl über den Lichtbündelquerschnitt verteilter Lamellen gebildet ist, die Lamellenanordnung dem Kollimator nachgeordnet ist, und durch die Abblendseiten der Lamellen im Winkel zur optischen Achse in Richtung auf den Kollimator einfallendes Störlicht ausblendbar ist.

Derartige Signalgebereinsätze sind allgemein bekannt und werden üblicherweise für Verkehrsampeln verwendet. Zum Beispiel ist aus der DE 30 22 737 C2 eine Lichtsignalanlage bekannt, bei der eine Lamellenanordnung zur Abschwächung von kontrastminderndem Fremdlicht vorgesehen ist.

In herkömmlichen Signalgebereinsätzen werden Glühlampen als Lichtquelle verwendet. Neuerdings gibt es allerdings Bestrebungen, die Glühlampen durch Lumineszenzdioden zu ersetzen. Die Lumineszenzdioden werden nachfolgend kurz als LED bezeichnet.

Im Rahmen dieser Bestrebungen ist die sogenannte Nadelkissentechnik vorgeschlagen worden. Bei der sogenannten Nadelkissentechnik werden LEDs über die gesamte Lichtaustrittsfläche verteilt angeordnet. In der Nadelkissentechnik lassen sich Signalgebereinsätze auf einfache und kostengünstige Weise bewerkstelligen. Nachteilig ist jedoch, daß sich die Funktionsfähigkeit der LEDs nur schwierig überwachen läßt. Außerdem ist das Erscheinungsbild des Signalgebereinsatzes gepunktet und die Phantomlichtklasse ist schlecht.

Die Einteilung in Phantomlichtklassen stellt ein dem Fachmann geläufiges Mittel dar, um die Reflexion von Störlicht zu klassifizieren. Unter Phantomlicht versteht man dabei Lichteffekte, die durch die Reflexion von Sonnenlicht entstehen. Das Phantomlicht wird gemessen, indem eine sogenannte Normsonne mit einer definierten Beleuchtungsstärke unter einem Einfallswinkel von 10° gegen die optische Achse auf den Signalgebereinsatz strahlt.

Ferner ist bekannt, eine zentrale Lichtquelle aus LEDs vorzusehen. Dazu werden auf engstem Raum LEDs angeordnet. Die Anordnung der LEDs weist typischerweise einen Durchmesser von 50 mm auf, wobei die Anordnung einen Abstand von der Größenordnung von etwa 80 mm zu einer Streuoptik einnimmt. Derartige Signalgebereinsätze weisen ein homogenes Erscheinungsbild auf und lassen sich auf einfache Weise überwachen. Allerdings ist die Abführung der von den LEDs erzeugten Wärme schwierig. In der Praxis lassen sich außerdem bestenfalls Signalgebereinsätze mit der Phantomlichtklasse 3 bauen.

Schließlich ist auch bekannt, der Unterdrückung von Phantomlicht sogenannte Lamellen vorzusehen, die zur Vermeidung von Reflexion schwarz beschichtet oder eloxiert sind.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen für ausgedehnte Lichtquellen geeigneten Signalgebereinsatz mit homogenem Erscheinungsbild, guter Phantomlichtklasse und guter Überwachbarkeit zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß den Abblendseiten gegenüberliegende Reflexionsseiten der Lamellen auftreffendes Signallicht reflektieren.

Dadurch, daß die Lamellen auf einer Reflexionsseite das Signallicht reflektieren, wird auch solches Signallicht hin durchgelassen, das von den äußeren Bereichen der Lichtquelle ausgeht. Somit werden nicht nur von einem zentralen Bereich der Lichtquelle ausgehende Strahlen, die im Kollimator parallel zur optischen Achse ausgerichtet werden, vom Lamellenfeld durchgelassen, sondern auch die von abseits der optischen Achse gelegenen Randbereichen der Lichtquelle. Gleichzeitig wird durch die Oberseite der Lamellen auf den Kollimator ein fallendes Störlicht wirksam abgeschattet. Der Signalgebereinsatz gemäß der Erfindung weist daher neben einem homogenen Erscheinungsbild auch eine gute Phantomlichtklasse auf. Ferner ist es möglich, in der Nähe der Lichtquelle einen Überwachungssensor anzuordnen. Durch einen derartigen Überwachungssensor kann auch der Ausfall einzelner LEDs detektiert werden.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Lamellen in Richtung der optischen Achse geneigt.

Durch diese Maßnahme kann die Ausdehnung der Lamellen in Richtung der optischen Achse verkürzt oder der Abstand der Lamellen in Richtung quer zur optischen Achse ausgeweitet werden. Dadurch lassen sich besonders kompakte und kostengünstige Signalgebereinsätze herstellen.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung erläutert. Es zeigen:
1 eine Aufsicht von vorn auf eine ausgedehnte Lichtquelle mit einer Vielzahl von LEDs;
2 einen Querschnitt durch einen Signalgebereinsatz gemäß der Erfindung;
3 eine Aufsicht von vorne auf den Signalgebereinsatz aus 2;
4 ein schematischer Querschnitt durch ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel des Signaleinsatzes; und
5 eine 4 entsprechende Darstellung des Signalgebereinsatzes aus den 1 bis 3.
1 zeigt eine ausgedehnte Lichtquelle 1, die ein auf einem Substrat 2 angeordnetes Feld von LEDs 3 aufweist. Bei der Lichtquelle 1 sind die LEDs 3 in dichtester Packung angeordnet. Die Wärmeabfuhr erfolgt über das Substrat 2 an ein nicht dargestelltes Gehäuse.
Gemäß 2 ist die Lichtquelle 1 in einem Abstand von 50 bis 100 mm von einer Fresneloptik 4 angeordnet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Fresnel-Optik 4 eine Fresnel-Linse. Es kann sich jedoch auch um eine Fresnel-Scheibe handeln. Die Fresneloptik 4 weist gegebenenfalls auf der der Lichtquelle 1 zugewandten Seite kleine, nicht dargestellte Defokuslinsen von etwa 2 mm Durchmesser auf. Die Defokuslinsen sind dicht an dicht angeordnet. Die ausgedehnte Lichtquelle 1 sitzt möglichst genau in der Brennebene der Fresneloptik 4 und zwar so, daß eine optische Achse 5 durch das Zentrum der Lichtquelle 1 verläuft. Dadurch richtet die Fresneloptik 4 von der Lichtquelle 1 ausgehende Lichtstrahlen 6 parallel zur optischen Achse 5 aus. Derartige Lichtstrahlen 6 können größtenteils ungehindert durch ein der Fresneloptik 4 nachgeordnetes Lamellenfeld 7 mit einer Vielzahl von parallel verlaufenden Lamellen 8 hindurchtreten. Soweit die Lichtstrahlen 6 auf eine Unterseite 9 der gegen die optische Achse 5 verkippten Lamellen 8 auftreffen, werden diese reflektiert. Gleiches gilt für von Randbereichen der Lichtquelle 1 ausgehende Lichtstrahlen 10, die zum größten Teil von den Unterseiten 9 der Lamellen 8 reflektiert werden. Zweckmäßigerweise sind die Unterseiten 9 der Lamellen 8 verspiegelt.
Die seitliche Ausdehnung der Lichtquelle 1 ist so gewählt, daß sich für die Abstrahlcharakteristik der Fresneloptik 4 ein Öffnungswinkel von etwa +/- 10° ergibt. Zum Beispiel sollte die Lichtquelle 1 bei einem Abstand der Fresneloptik 4 zur Lichtquelle 1 von 70 mm eine Ausdehnung in vertikaler Richtung von 25 mm nicht überschreiten. Das durch die Fresneloptik 4 gerichtete Signallicht kann dann entweder ungehindert durch die Lamellen 8 hindurchtreten oder wird an den Unterseiten 9 reflektiert, so daß ein sehr hoher Lichtdurchgang durch die Lamellen 8 erfolgt. Die Feinverteilung des durch die Lamellen 8 hindurchgetretenen Signallichts wird anschließend mit einer entsprechend geformten Abschlußscheibe 11 bewerkstelligt, durch die das durch die Lamellen 8 hindurchgetretene Signallicht zerstreut wird.
Trotz der ausgedehnten Lichtquelle 1 läßt sich mit dem in 2 dargestellten Signalgebereinsatz eine hohe Phantomlichtklasse erreichen. Denn auf die Lamellen 8 einfallende Sonnenlichtstrahlen 12 werden von geschwärzten Oberseiten 13 absorbiert. Zu diesem Zweck sind die Lamellen 8 auf der Oberseite schwarz beschichtet oder eloxiert. Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, daß kein Phantomlicht entsteht.
Der in 2 dargestellte Signalgebereinsatz läßt sich außerdem verhältnismäßig einfach überwachen, indem an einer zentralen Stelle in Strahlrichtung die Lichtstärke durch einen Überwachungssensor 14 erfaßt wird. Die hohe Packungsdichte der LEDs in der zentralen Lichtquelle 1 trägt ebenfalls zur Signalsicherheit des Signalgebereinsatzes bei. Denn durch die kompakte Anordnung führt der Ausfall einzelner LEDs 3 in keinem Fall zu unerwünschten Zeichen oder zur Einschränkung der Erkennbarkeit.
Die konstruktive Ausführung des Signalgebereinsatzes erfolgt zweckmäßigerweise so, daß der Signalgebereinsatz je nach Anforderung mit oder ohne Lamellen 8 hergestellt werden kann.
Bei einer Ausführungsform ist die Lichtquelle 1 und die Fresneloptik 4 in einem abgedichteten Gehäuse untergebracht. Je nach Anforderung kann dann das Lamellenfeld 7 vorgesehen werden oder entfallen.
Bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel ist die Lichtquelle 1 zusammen mit der Fresneloptik 4, dem Lamellenfeld 7 und der Abschlußscheibe 11 in einem abgedichteten Gehäuse un tergebracht. Diese Ausführungsform ist dann von Vorteil, wenn standardisierte Signalgebereinsätze hergestellt werden.
3 zeigt eine Vorderansicht des in 2 dargestellten Signalgebereinsatzes. Bei diesem Signalgebereinsatz verlaufen die Lamellen 8 im wesentlichen in horizontaler Richtung. In Einzelfällen ist jedoch denkbar, die Lamellen 8 zur Vermeidung von Phantomlicht um die optische Achse 5 herum zu verschwenken.
Wie in 4 dargestellt, ist es auch möglich, die Lamellen 8 des Lamellenfelds 7 parallel zur optischen Achse 5 auszurichten. Im Vergleich zu der in 5 dargestellten Anordnung mit geneigten Lamellen 8 sind in diesem Fall jedoch längere Lamellen 8 oder ein geringerer Abstand zwischen den Lamellen 8 erforderlich. Daher ist es von Vorteil, die Lamellen 8 um einen Winkel zwischen 0 und 20°, vorzugsweise zwischen 5 und 15° zu verkippen.
Abschließend sei angemerkt, daß der Signalgebereinsatz grundsätzlich mit einem Parabolspiegel ausgeführt werden kann, in dessen Brennebene die Lichtquelle 1 angeordnet ist. In diesem Fall befindet sich das Lamellenfeld 7 an der Öffnung des Parabolspiegels.

Claims

Signalgebereinsatz mit einer Lamellenanordnung (7) für Verkehrssignalanlagen, mit einer Signallicht aussendenden Lichtquelle (1) und einem zugeordneten, das Signallicht zu einem Lichtbündel formenden Kollimator (4), wobei die Lamellenanordnung (7) durch eine Anzahl über den Lichtbündelquerschnitt verteilter Lamellen (8) gebildet ist und die Lamellenanordnung (7) dem Kollimator (4) nachgeordnet ist, und durch die Abblendseiten (13) der Lamellen (8) im Winkel zur optischen Achse (5) in Richtung auf den Kollimator (4) einfallendes Störlicht ausblendbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass den Abblendseiten (13) gegenüberliegende Reflexionsseiten (9) der Lamellen (8) auftreffendes Signallicht reflektieren.
Signalgebereinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (1) in seitlicher Richtung ausgedehnt ist und vom Kollimator (4) aus gesehen unter einem Objektwinkel von weniger als 10° erscheint.
Signalgebereinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (1) ein mit einer Anzahl von Lumineszenzdioden (3) besetztes Diodenfeld aufweist.
Signalgebereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollimator (4) eine Fresnel-Linse ist.
Signalgebereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollimator (4) eine Fresnel-Scheibe ist.
Signalgebereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (8) in horizontaler Richtung verlaufen.
Signalgebereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abblendseiten (13) der Lamellen (8) geschwärzt sind.
Signalgebereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsseiten (9) der Lamellen (8) verspiegelt sind.
Signalgebereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (8) in Richtung der optischen Achse (5) um einen Neigungswinkel zwischen 0 und 20° geneigt sind.
Signalgeber mit einer Anzahl von nebeneinander angeordneten Signalgebereinsätzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalgebereinsätze jeweils nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet sind.