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Die Erfindung betrifft eine Signalgeberoptik, bestehend aus einer LED-Anordnung, einer in einem Abstand davor angebrachten, aus transparentem Material bestehenden Platte, welche eine Mehrzahl von zumeist in Fresnel-Bauweise ausgeführten Kondensoren mit Brennweiten aufweist, einem ebenfalls davor angebrachten Lamellengitter und einer transparenten, aussen vorzugsweise glatten Frontscheibe sowie einem topfartigen Gehäuse.
Seit es gelungen ist, Leuchtdioden (LED) mit in der Signaltechnik vorgeschriebenen Lichtfar- ben herzustellen, wird versucht, damit Signalgeber wie Verkehrsampeln oder Eisenbahnsignale herzustellen. Mittlerweile haben sich einige Bauformen durchgesetzt, welche jedoch oft gravieren- de Nachteile aufweisen, insbesonders ist es bislang nicht möglich gewesen, die europäischen Normen für Signalgeber in anspruchsvollen Ausführungen bezüglich Helligkeit, Lichtverteilung und Phantomlicht (das ist die Vortäuschung eines eingeschalteten Signallichts durch einfallendes Sonnenlicht) zu erfüllen. Darüber hinaus lässt das Erscheinungsbild des leuchtenden Signals in vielen Bauformen im Vergleich zu den bisherigen Glühlampen-Signalen zu wünschen übrig.
Ursa- che dieser Mängel ist einerseits die Notwendigkeit, das Signalbild aus vielen einzelnen LED aufzu- bauen, andererseits der Preis der LED, der eine möglichst sparsame und effektive Verwendung nahelegt, drittens die Annahme, dass für LED-Signale die bestehenden Normen nicht vollinhaltlich anzuwenden oder neue Normen festzulegen seien. Insbesonders herrscht jedoch bezüglich des Phantomlichts eine allgemeine Unkenntnis der Sachverhalte sowohl bei Kunden, als auch vielen Herstellern, welche oft Kleinbetriebe ohne entsprechende optische Fachkenntnisse sind, aber auch, weil die Phantomlichteigenschaften nur bei einem niedrigem Sonnenstand und frontaler Beleuchtungsrichtung erkennbar werden.
Eine hohe Lichtstärke erfordert eine LED-Anordnung, welche eine möglichst genaue Lichtan- passung an die Verteilungsvorschriften erlaubt, um die vorhandene Lichtmenge optimal auszunüt- zen. Weil die Lichtabstrahlung praktisch aller LED nicht mit der vorgeschriebenen Lichtverteilung übereinstimmt, müssen entweder unverhältnismässig mehr LED verwendet werden, um im gesam- ten Verteilungsbereich ausreichend Licht zu bekommen, oder Zusatzoptiken vorgesehen werden.
Für ein gutes Erscheinungsbild ist eine homogen leuchtende Fläche anstelle einer aus einzel- nen Lichtpunkten oder Lichtstreifen zusammengesetzten Scheibe erforderlich, sowie ein optischer Aufbau, der bei Ausfall einer einzelnen oder einer Reihe von LED je nach der elektrischen Beschal- tung weder auffällige noch missverständliche Dunkelzonen im Lichtbild oder in der Lichtverteilung entstehen lässt.
Die Grösse des Phantomlichtes wird in Europa durch das Verhältnis von Nutzlicht zu Phantom- licht qualifiziert und in Klassen eingeteilt, nach einer deutschen Norm darf das Phantomlicht abso- lut festgelegte Werte nicht überschreiten. In beiden Fällen muss jedoch das Summenlicht aus Signal- und Phantomlicht die vorgeschriebenen Lichtfarben für Signallichter einhalten.
Die Vorgaben betreffend der Lichtfarbe des Summenlichtes können durch ein Einfärben der Abschlussscheibe erfüllt werden, wodurch auch das Phantomlicht in einem sehr viel höheren Mass als das Nutzlicht reduziert wird. Weitere Massnahmen zur Absenkung des Phantomlichtes, wie sie bisher bekannt sind, setzen einen nahezu homogenen, parallelen Strahlengang innerhalb der Optik voraus, wie er auch bisher durch einen Parabolreflektor mit einer möglichst punktförmigen Licht- quelle erzeugt wurde, in welchen Lamellen oder Lichtraster eingesetzt sind, oder sie fokussieren das Nutzlicht auf kleine Öffnungen, welche in einem definierten Raster in einer schwarzmatten Blende angebracht sind, welche das einfallende Sonnenlicht grösstenteils absorbiert.
Darüber hinaus existieren weitere Möglichkeiten für herkömmliche Signale mit einer einzelnen punktförmi- gen Lichtquelle, welche hier nicht von Relevanz sind.
Ein weiteres Beurteilungskriterium ist die Gesamtbautiefe. Je geringer, umso mehr Gestal- tungsmöglichkeiten ergeben sich für den Signalgeber selbst, aber auch umso mehr zusätzliche Bauelemente wie Detektoren und Steuerungen lassen sich in den bestehenden Gehäusen unter- bringen.
Versuchsmessungen haben ergeben, dass zur Erzielung bester Phantomlichtklassen das Son- nenlicht spätestens hinter der Frontscheibe möglichst vollständig abgefangen werden muss, sodass weder die LED, deren Trägerplatte noch eine zwischengeschaltete Optik von der Sonne beschie- nen werden können. Diese phantomlichtsenkende Massnahme darf dabei das Nutzlicht möglichst wenig beeinträchtigen. Bisher bekannte Mittel wie Lamellen- oder Wabeneinsätze arbeiten auf diese Weise, weshalb bisher die Vorschriften auch problemlos erfüllt werden konnten.
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Anhand dieser Ausführungen werden nun bekannte Lösungen bewertet.
Eine allgemein schon länger verbreitete Ausführung besitzt eine in die Front der Signalkammer eingesetzte ebene mattschwarze Scheibe, welche zumeist als Leiterplatte ausgeführt und mit einer Spannungsversorgung versehen ist. Sie ist mit einer ausreichenden Zahl einzelner Leuchtdioden in der passenden Lichtfarbe, gleichmässig über die gesamte Fläche verteilt, bestückt und wird von einer vorgesetzten, transparenten Abdeckscheibe gegen Witterung geschützt, welche oft auch optische Elemente zur Verbesserung der Lichtverteilung enthält. Weiters sind auch einfachere Ausführungen bekannt, wo Leuchtdioden direkt dicht in eine vorteilhafterweise schwarze Träger- platte eingesetzt werden und deren Anschlüsse in eine passende, dahinterliegende Leiterplatte eingelötet oder frei verdrahtet sind.
Nachteilig bei diesen einfachen Ausführungsformen ist die Notwendigkeit, mangels einer präzi- sen Lichtführung besonders viele LED verwenden zu müssen, um die Verteilungsvorschriften zu erfüllen, die Erkennbarkeit jeder einzelnen LED insbesonders bei Ausfällen, sowie auch hohes Phantomlicht, welches durch unmittelbares Beleuchten der LED durch die Sonne entsteht. Es kann durch bekannte Mittel nicht beseitigt werden, weil kein paralleles Strahlenbündel vorliegt. Dafür ist die Bautiefe sehr gering.
Weiters sind höherwertige Konstruktionen bekannt, welche auf die Gesamtproblematik genauer eingehen.
Die US 5,636,057 A beschreibt eine Ausführung, bei welcher vor den Leuchtdioden eine Lin- senplatte angeordnet ist, die auf der den Leuchtdioden zugewandten Seite für jede Leuchtdiode einen Kondensor zur Lichtsammlung und auf der anderen Seite Streulinsen aufweist, welche das Licht wunschgemäss verteilen. Aus Reinigungsgründen muss dieser Linsenscheibe noch eine glatte Abschlussscheibe vorangesetzt werden. Diese Ausführung kommt wegen der effektiven Lichtfüh- rung mit relativ wenigen LED aus. Jedoch ist neben den Nachteilen der Erkennbarkeit der einzel- nen Leuchtdioden auch hier keine parallele Lichtstrecke für phantomlichtbegrenzende Mittel vor- handen. Schliesslich hat auch der den Leuchtdioden zugewandte Kondensor in der Praxis keinen besonders guten Lichtwirkungsgrad. Die Bautiefe ist jedoch ebenfalls gering.
Eine von der Anmelderin entwickelte Signalgeberoptik besitzt ebenfalls eine Linsenplatte, auf der vor jeder LED ein Kondensor angebracht ist. In einem grösseren Abstand davor befindet sich eine herkömmliche Streuscheibe. Zwischen Linsenplatte und Streuscheibe wird das Licht im wesentlichen parallel geführt, sodass bekannte Phantomlichteinsätze eingesetzt werden können.
Der Ausfall einiger LED wird durch leichte Defokussierung sowie einen grossen Abstand zwi- schen Linsenplatte und Abschlussscheibe verschleiert. Nachteilig ist, dass die Defokussierung entsprechend höhere Lichtverluste in den Phantomlichteinsätzen erzeugt. Für eine wirkungsvolle Verschleierung wäre jedoch ein so grosser Abstand erforderlich, dass der Einsatz in keinen vorhan- denen Signalgeber hineinpassen würde. Daher ist in der Praxis das visuelle Erscheinungsbild vor allem bei Teilbestückung beeinträchtigt. Die Bautiefe ist so tief wie möglich gehalten.
Ein verbessertes Erscheinungsbild bieten Neuentwicklungen mit Hochleistungs-LED.
Die WO 98/16777 A1, beschreibt eine Anordnung von wenigen, besonders lichtstarken LED.
Sie sitzen in einer bestimmten, kompakten Anordnung auf einer auswechselbaren Platte innerhalb der Brennweite einer vorgesetzten Kondensorlinse in Fresnel-Bauart, welche das Licht bündelt.
Eine vorgesetzte Abschlussscheibe verteilt das Licht in der gewünschten Weise.
Diese Bauweise ergibt insbesonders durch die unfokussierte, unscharfe Abbildung der LED- Anordnung eine homogene Lichtverteilung und ein hervorragend gleichmässiges Erscheinungsbild des Lichtsignales, selbst bei Ausfall einer oder mehrerer LED. Sie besitzt jedoch auch wesentliche Nachteile. Es hat sich gezeigt, dass diese Ausführung nicht allzu hohe Helligkeitsanforderungen erfüllen kann, weil das Licht durch die Grösse der leuchtenden Fläche sowie die unscharfe Abbil- dung trotz Kondensorlinse eine sehr grosse Divergenz aufweist. Das Phantomlicht ist ausserdem sehr hoch, weil durch dieselben Gründe viel Sonnenlicht auch auf die LED-Anordnung fällt. Man- gels einer parallelen Lichtstrecke sind die bekannten phantomlichtsenkenden Einrichtungen nicht verwendbar. Weiters wird in der Praxis das Gehäuse als Kühlkörper verwendet.
Da es wegen der besseren Wärmeableitung sowie wegen der Phantomlichtreduzierung schwarz gefärbt ist, wird es bei Sonneneinstrahlung entsprechend aufgeheizt, wodurch die Lichtleistung der LED sinkt.
Schliesslich ist die Bautiefe relativ hoch.
Ein von der Anmelderin entwickelter phantomlichtarmer Signalgeber mit LED zeigt eine
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Möglichkeit zur Verwendung eines Lamelleneinsatzes ohne paralleles Strahlenbündel. Hierbei ergeben sich jedoch für die Anordnung der LED enge Grenzen, insbesonders eine geringe Höhe.
Mit einer solchen Anordnung ist zwar ein ausreichend niedriges Phantomlicht erzielbar, aber es ist derzeit nicht möglich, höhere Lichtwerte zu erfüllen, da auf dem zur Verfügung stehenden Platz zuwenig LED aneinandergereiht werden können. Ein weiterer Nachteil besteht in den Einschrän- kungen der Frontlinsengestaltung bezüglich der Position und der erzielbaren Lichtverteilung, daher besteht auch die Gefahr eines leicht streifenförmigen Erscheinungsbildes. Die Bautiefe ist grösser als bei der vorigen Ausführung, weil zusätzlich Lamellen unterzubringen sind. Allerdings wird hier auch eine geneigte Gestaltung der Optik vorgestellt, welche die phantomlichterzeugenden Reflexe der Stufen zwischen den Frontlinsenelementen vermeidet.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen LED-Signaleinsatz mit geringer Bautiefe zu entwickeln, der durch den Einbau von phantomlichtsenkenden Mitteln auch die höchsten Phantomlichtklassen erfüllen kann und dabei möglichst wenig Nutzlicht verliert, dessen Lichtverteilung möglichst genau den Vereilungsvorschriften anpassbar ist und damit die höchste Helligkeitsstufe erreicht, sowie mit einem gleichförmigen visuellen Erscheinungsbild, das auch beim den Ausfall einiger LED nicht wesentlich beeinträchtigt ist.
Das wird erfindungsgemäss dadurch erzielt, dass in einer Signalgeberoptik der eingangs ge- nannten Art, hinter jedem Kondensor vorzugsweise zentral im Abstand der Brennweite zumindest zwei LED in einer horizontalen Reihe angeordnet sind, deren Lichtstrahlen vom Kondensor erfasst, entsprechend den optischen Gesetzen im Vertikalschnitt möglichst parallel gerichtet werden und in horizontaler Richtung ein divergentes Lichtbündel mit Hauptstrahlrichtungen, welche der LED- Reihenanordnung entsprechen, erzeugen.
Signalgeberausführungen mit Kondensoroptik sind bisher prinzipiell in zwei Gruppen einteilbar.
Bei einer Gruppe sitzt vor jeder einzelnen LED ein Kondensor, welcher das Licht sammelt und eine parallele Lichtausrichtung bilden kann, wodurch mit herkömmlichen Mitteln ein ausreichend gerin- ges Phantomlicht erzielt wird. Die erzielbare Helligkeit ist wegen der Parallelität aller Lichtstrahlen extrem gross, damit ist auch jede andere Lichtverteilung exakt erzielbar. Nachteilig ist jedoch eine gewisse Erkennbarkeit einzelner LED insbesonders bei Teilbestückung und LED-Ausfällen, wobei das Erscheinungsbild sehr zu wünschen übrig lässt.
Bei der anderen Gruppe sind alle LED kompakt hinter einem gemeinsamen, grossen Kondensor angeordnet, wodurch ein hervorragend gleichmässiges Erscheinungsbild auch bei LED-Ausfällen erzielt werden kann, es besteht jedoch keine Möglichkeit, das Phantomlicht zu reduzieren, ausge- nommen mit einer besonders linearen LED-Anordnung. Doch die derzeit erzielbare Helligkeit neuester LED erfordert unabhängig von der Anordnung eine so grosse Fläche bzw. eine derart lange Reihenanordnung, dass die hierdurch verursachte Divergenz eine genaue, effektive Lichtan- passung an die Verteilungsvorschriften nicht erfüllen kann. Ein Grossteil des Lichts strahlt zwangs- läufig in Bereiche mit geringen Helligkeitsanforderungen aus und fehlt dann im Zentrum.
Im Bemühen um Abhilfe versprechen die LED-Hersteller in Zukunft immer hellere LED, doch der Markt benötigt sofort akzeptable Lösungen.
Überraschender Weise wurde bei Simulationsberechnungen entdeckt, dass durch Kombination beider vorherrschenden Systeme eine Summeneigenschaft erzielbar ist, welche alle Anforderun- gen bezüglich Helligkeit, Erscheinungsbild und Phantomlichtarmut bereits jetzt gleichzeitig erfüllen kann, indem nämlich eine Anordnung von mehreren Kondensoren vorgesehen wird, die das Licht von dahinter angeordneten, kürzeren einzeiligen LED-Reihen im Vertikalschnitt parallel richten und eine entsprechende Divergenz in horizontaler Richtung erzeugen.
Da innerhalb der zur Verfügung stehenden Fläche die Anzahl der möglichen Kondensoren dem Quadrat der Durchmesserverhält- nisse von Kondensorenplatte und Einzelkondensor entspricht, die Divergenz der Lichtabstrahlung einer einzeiligen LED-Reihe aber nur linear mit dem Durchmesser bzw. der Brennweite des vorge- setzten Kondensors zusammenhängt, ist eine Optimierung möglich.
Zuerst wird eine so grosse horizontale Strahlendivergenz bestimmt, welche in einer Simulations- berechnung eine genaue Nachbildung der gewünschten Lichtverteilung gerade noch zulässt. Hier- aus ergibt sich zu einer beliebig angenommenen LED-Anzahl pro Reihe eine zugehörige Konden- sorgrösse bzw. Brennweite. Es ist nun einsichtig, dass beispielsweise bei einer Halbierung der Reihenlänge bzw. LED-Anzahl pro Reihe und einer Halbierung des Kondensordurchmessers bzw. der Brennweite die Strahlendivergenz gleich bleibt, die mögliche Anzahl der Kondensoren vervier-
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facht sich jedoch, daher ist in Summe viermal die halbe, also insgesamt die doppelte LED-Anzahl möglich. Damit wird aber auch die Helligkeit des Signales bei unveränderter optimaler Anpassung an die Verteilungsvorschriften verdoppelt.
So kann durch Variation der Länge der LED-Reihen und Kondensorenanzahl eine Optik mit massgeschneiderten Eigenschaften innerhalb der Systemgren- zen (mindestens 2 Kondensoren, mindestens 2 LED pro Kondensor) aufgebaut werden.
Die Signalgeberoptik ist erfindungsgemäss ferner dadurch gekennzeichnet, dass die LED- Reihen innerhalb des Durchmesserbereichs des zugehörigen Kondensors enden und dass die Kondensoren vorzugsweise in einem hexagonalen, rechteckigen oder quadratischen Raster oder insbesonders im Randbereich der Kondensorplatte auch beschnitten oder unregelmässig angeord- net sind und lückenlos aneinandergrenzen. Dadurch wird eine möglichst gleiche Helligkeit in allen Zonen erreicht.
Das kann innerhalb gewisser Grenzen und in Abstimmung mit der vorhandenen Lichtverteilung der LED durch konstruktive Massnahmen nach optischen Gesetzen, wie beispiels- weise ein gekrümmter Aufbau des Kondensors, unterschiedliche Wandstärken und Breiten der einzelnen Fresnelringe sowie zusätzliche optische Strukturen an Ein- oder Austrittsfläche, welche die horizontale Divergenz der Hauptstrahlrichtungen vergleichmässigen oder verändern, gesche- hen. Insbesondere können am Rand der Kondensorplatte dunkle Zwickel zwischen den Kondenso- ren durch Beschnitt des Randbereichs oder Verschieben einzelner Kondensorpositionen vermie- den werden. Diese Randverluste sind bei einer höheren Kondensoranzahl im Verhältnis kleiner, da ein geringerer Anteil der Kondensoren davon betroffen ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind alle Kondensoren in einer Ebene ange- ordnet und weisen die gleiche Brennweite auf. Dabei befinden sich erfindungsgemäss alle LED auf einer ebenen, gemeinsamen Leiterplatte.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass jeder LED-Reihe eine aus transparen- tem Material, vorzugsweise einstückig hergestellte Linsengruppe gleicher Baugrösse unmittelbar vorgesetzt ist, welche die Lichtabstrahlung jeder LED möglichst vollständig erfasst und genau auf den zugehörigen Kondensor ausgerichtet.
Erfindungsgemäss ist ferner vorgesehen, dass bei Verschaltung mehrerer LED in Serie, als Ket- te bezeichnet, sowie mehrerer parall zueinander geschalteter Ketten in jeder Reihe nur eine LED einer Kette angeordnet ist. Nach weiteren Merkmalen der Erfindung ist vorgesehen, dass der Gehäuseboden zwischen Leiterplatte und Kondensorplatte angeordnet ist, an den Stellen der LED- Reihen an deren Umriss angepasste Durchbrüche aufweist und mattschwarz ist und/oder eine lichtabsorbierende Oberflächengestaltung aufweist, wobei erfindungsgemäss die Durchbrüche im Gehäuseboden durch die Leiterplatte abgedichtet sind.
Gemäss einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Leiterplatte durch den Gehäuserand oder über die LED in den Durchbrüchen positionsgenau auf dem Gehäuse gehalten, wobei die Leiter- platte in SMD-Technik ausgeführt ist.
Die Signalgeberoptik ist erfindungsgemäss ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseite der Leiterplatte vollflächig mit einem guten Wärmeleiter, insbesonders einem Blech aus Aluminium, verbunden ist. Erfindungsgemäss ist ferner vorgesehen, dass auf der Rückseite der Leiterplatte ein Kühlkörper oder ein Peltier-Element aufgesetzt ist oder die Wärmeabfuhr durch eine gerippte oder dunkel gefärbte Oberfläche verbessert wird.
Weil eine Reihe aus mindestens zwei LED bestehen muss, ist bei Ausfall einer LED noch im- mer zumindest die halbe Helligkeit beim betroffenen Kondensor vorhanden. Es ist Aufgabe der Streuelemente in der Frontscheibe, dieses Lichtloch durch Verwendung der Lichtstrahlen der benachbarten LED und durch divergente Lichtstrahlen der benachbarten Kondensoren weitgehend unkenntlich zu machen. Im Gegensatz zur aus der WO 98/16777 A1 bekannten Ausführung mit unfokussierter Anordnung erfolgt hier diese Lichtstreuung erst in der Frontscheibe, weshalb die Funktion der Lamellen nicht beeinträchtigt ist.
Ein Merkmal der Erfindung besteht weiters darin, dass sich auf der Innenseite der Frontscheibe die Streuelemente befinden, die in horizontaler Richtung zumindest eine Lichtstreuung aufweisen, die dem Winkel zweier benachbarter Hauptstrahlrichtungen entspricht, und dass mindestens ein Streuelement eine Lichtstreuung in horizontaler Richtung aufweist, die zumindest dem doppelten Winkel entspricht.
Die Verschaltung der LED erfolgt dermassen, dass bei Kurzschluss oder Unterbrechung durch eine einzelne schadhafte LED die mitbetroffenen LED in unterschiedlichen Reihen und möglichst
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weit voneinander entfernt angeordnet sind, sodass in jeder Reihe nur maximal eine LED gleichzei- tig ausfallen kann.
In der geschilderten Weise lässt sich somit ein Signalgeber herstellen, der sowohl eine grosse Helligkeit durch eine genau angepasste Lichtverteilung als auch die Möglichkeit zur Phantomlicht- absenkung besitzt und der selbst nach Ausfall einiger LED noch immer ein akzeptables Erschei- nungsbild bietet.
Fig. 1a zeigt eine Ausführungsform der Erfindung im geschnittenen Grundriss, Fig. 1b im ge- schnittenen Aufriss und Fig.1c in Seitenansicht, Fig. 2 eine Ausführungsvariante im Vertikalschnitt.
Auf einer Leiterplatte 1 sind LED 2 in Form von horizontalen Reihen 3 in einem Hexagonalras- ter angeordnet. Diesen ist eine transparente Kondensorplatte 4, auf welcher lückenlos untereinan- der gleiche Kondensoren 5 in Fresnelbauweise angeordnet sind, im Abstand der Brennweiten F vorgesetzt. Die Zentren der Kondensoren 5 sind bezüglich der Mitte der LED-Reinen 3 ausgerich- tet. Der Durchmesser der Kondensoren 5 ist so gewählt, dass die Lichtbündel 6 der LED 2 mög- lichst vollständig von den Kondensoren 5 erfasst werden. Durch den Brennweitenabstand F wer- den die Lichtbündel 6 im Vertikalschnitt des Aufrisses parallel ausgerichtet, in horizontaler Richtung (Grundriss) ergibt sich die Divergenz D. Vor der Kondensorplatte 4 befindet sich ein Lamellengitter mit horizontalen Lamellen 7.
Sie sind so angebracht und dimensioniert, dass sie das Nutzlicht in bekannter Weise weitgehend unbehindert durchlassen, jedoch von schräg oben einfallendes Sonnenlicht auf ihrer schwarzmatten Oberseite absorbieren. Die Optik wird vorne von einer Streu- scheibe 8 abgeschlossen, welche aussen glatt ist und innen in bekannter Weise eine Anordnung von Streuelementen 8a zur Erzielung der vorgeschriebenen Lichtverteilung aufweist. Hinten positi- oniert ein Gehäuse 9 Kondensorplatte 4 und Leiterplatte 1 zueinander. Es weist Durchbrüche 10 auf, durch welche die LED 2 ihr Licht senden. Die Leiterplatte 1 dichtet an Ihrem Umfang 1a mit einem Gehäuserand 9a ab. Der Seitenriss zeigt, dass die Kondensoren 5 am Rand abgeschnitten sind, sodass die Zwickel 11zwischen benachbarten Kondensoren 5, welche zwangsläufig etwas dunkler sind, nicht mehr störend auffallen.
Die Leiterplatte 1 besitzt einen wärmeverteilenden und stabilisierenden Träger, beispielsweise ein Aluminiumblech, dessen Rückseite frei liegt. Dort kann zur Verbesserung der Wärmeabfuhr und Steigerung der Lichtausbeute eine Oberflächenbeschichtung, ein Kühlkörper oder ein Peltier- Element angebracht werden.
Die Leiterplatte 1 ist so auf eine beliebige Weise mit dem Gehäuse 9 verbunden, dass sie im Störungsfall leicht ausgewechselt werden kann.
Wird der Signalgeber ohne Lamellen 7 verwendet, können Sonnenstrahlen eindringen. Des- halb besitzt das Gehäuse 9 innen eine schwarzmatte Oberfläche, welche einfallendes Sonnenlicht absorbiert. Insbesondere deckt der Gehäuseboden mit den Durchbrüchen 10 die Leiterplatte 1 vollständig ab, welche glänzende und spiegelnde Oberflächen wie blanke Leiterbahnen, Lötpads, weitere Bauteile etc. aufweisen kann, ausserdem wird hierdurch deren Aufheizung durch Sonnen- strahlung verhindert, wodurch Lichtausstoss und Lebensdauer verbessert werden.
Wie Fig. 1a zeigt, bildet jede LED 2a, 2b, 2c einer Reihe 3 durch die Kondensoren 5 eine Hauptstrahlrichtung 12a, 12b, 12c, wodurch die gesamte Divergenz D bestimmt wird, dazwischen befinden sich nur unbedeutende Streulichtstrahlen. Ein aus allen Beobachtungsrichtungen gleich- mässiges Erscheinungsbild erfordert daher auch eine horizontale Mindeststreuung der Frontscheibe 8, welche den Winkelwert S zwischen benachbarten Hauptstrahlrichtungen beträgt.
Ein LED-Ausfall, beispielsweise 2a, bewirkt, dass der betroffene Kondensor 5, aus der ent- sprechenden Hauptstrahlrichtung 12a betrachtet, dunkel bleibt, während er aus den anderen Beobachtungsrichtungen unvermindert hell erscheint. Dieser Erscheinung kann begegnet werden, indem ein wesentlicher Lichtanteil mit einer gleichmässig über die Frontscheibe 8 verteilten Vielzahl von Streuelementen 8a zumindest um den doppelten Winkel zweier benachbarter Hauptstrahlrich- tungen 2xS gestreut wird, dann strahlt die Frontscheibe 8 an der betreffenden Stelle auch Licht der benachbarten LED 2b ab. Dabei ist bevorzugt, dass vorzugsweise mindestens ein Streuelement 8a vor jedem Kondensor 5 zumindest die doppelte horizontale Lichtstreuung 2xS aufweist, und diese Streuelemente gleichmässig über die gesamte Streuscheibe 8 verteilt angeordnet sind.
In der Praxis sind für einen Grossteil der Streuelemente 8a wesentlich grössere Streuwinkel er- forderlich, was das visuelle Erscheinungsbild generell verbessert. In der eingangs durchzuführen- den Lichtsimulation zur Bestimmung der maximal zulässigen Divergenz D können die Streuwinkel
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aller Linsenelemente 8a bezüglich dieser beiden Mindestwinkel S und 2xS überprüft und bedarfs- weise geändert werden.
Dargestellt ist die Linsengruppe 13, welche unmittelbar vor jeder LED-Reihe 3 sitzt und die Lichtabstrahlung 6 der LE D 2 genau auf den zugehörigen Kondensor 5 abstimmt.
Weiters gehören hierzu die auf der Kondensorplatte 4 den LED 2 zugewandten Sammellinsen, welche einen Lamelleneinsatz ohne Lichtverluste erlaubt, sowie insbesonders der Aufbau mit geneigter optischer Achse, welcher eine Frontlinsengestaltung ohne Stufen zwischen den Streu- elementen 8a und damit geringere Phantomlichtreflexe ermöglicht.
Fig. 2 zeigt diese Neigung der Achse, welche in der Regel durch leichtes Verschieben der LED-Reihen 3 aus dem Kondensorzentrum nach oben erfolgt. Hierdurch neigen sich auch die parallelen Lichtstrahlen nach unten. Die Lamellen 7 sind an den Lichtverlauf neu ausgerichtet worden. Die gestreuten Lichtstrahlen 14 zeigen den üblichen Bereich der Lichtverteilung.
Die dezentrale Anordnung der LED 2 auf der Leiterplatte 1 bringt nicht nur Platzvorteile in der Verschaltung, bei Sicherheitsabständen oder der Wärmeabfuhr, sie ermöglicht vor allem auch eine flache Bauweise.
Selbstverständlich sind auch andere Gestaltungsmöglichkeiten gegeben. Insbesonders können die Kondensoren unterschiedliche Grössen und Brennweiten aufweisen, die LED-Zahl pro Reihe kann unterschiedlich sowie bei manchen Kondensoren auch eins sein, um unterschiedlich helle Signalgeber zu verwirklichen oder um eine Verbesserung der Helligkeit der LED einfliessen zu lassen. Auch eine Mischung mit anderen Bauteilen wie Sensoren, Spannungsversorgung, Überwa- chungsbausteinen etc. kann auf der Leiterplatte erfolgen. Es können auch mehrere Leiterplatten vorgesehen sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Signalgeberoptik, bestehend aus einer LED-Anordnung, einer in einem Abstand davor an- gebrachten, aus transparentem Material bestehenden Platte (4), welche eine Mehrzahl von zumeist in Fresnel-Bauweise ausgeführten Kondensoren (5) mit Brennweiten (F) aufweist, einem ebenfalls davor angebrachten Lamellengitter (7) und einer transparenten, aussen vorzugsweise glatten Frontscheibe (8), sowie einem topfartigen Gehäuse (9), dadurch ge- kennzeichnet, dass hinter jedem Kondensor (5) vorzugsweise zentral im Abstand der
Brennweite (F) zumindest zwei LED (2) in einer horizontalen Reihe (3) angeordnet sind, deren Lichtstrahlen (6) von diesem erfasst, entsprechend den optischen Gesetzen im Ver- tikalschnitt möglichst parallel gerichtet werden und in horizontaler Richtung ein divergentes
Lichtbündel mit Hauptstrahlrichtungen (12a, 12b, 12c),
welche der LED-Reihenanordnung (2a, 2b, 2c) entsprechen, erzeugen.