AT505154B1 - Optische signaleinrichtung - Google Patents

Description

2 AT505154B1

Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Signaleinrichtung, insbesondere ein Eisenbahnsignal, mit mindestens einer LED-Lichtquelle, einer Versorgungselektronik und einem elektrischen Lastbauteil, die an einem Gehäuse angeordnet sind.

Schon länger wurde versucht, die Glühlampen in Eisenbahn-Signalen durch LED-Lichtquellen zu ersetzen, um deren Vorteil extrem langer Lebensdauer nützen zu können. Der erforderliche Lampenwechsel im 3- bis 12-Monatsrhythmus in den herkömmlichen Signalen stellt einen erheblichen betrieblichen Aufwand dar, die Unzugänglichkeit vieler Signale von der Straße aus erfordert Streckensperren zur Wartung, das Lampenwechseln auf den Signalmasten ist aufwändig, die hochbündelnden Signale müssen mit einer neuen Lampe eventuell neu einjustiert werden.

Um Lampenausfälle zu erkennen, erfolgt bisher die elektrische Versorgung der Signale über Sicherheitseinrichtungen im Stellwerk, welche auf die eingesetzten Glühlampen abgestimmt sind.

Der Einsatz von LED in Bahnsignalen wirft deswegen eine Fülle von Problemen auf, weil sich LED vom Funktionsprinzip her völlig anders als Glühlampen verhalten. Insbesonders sind auch mehrere oder viele LED pro Signal notwendig, wodurch sich Fragen der Betriebssicherheit und des Erscheinungsbildes bei Teilausfällen stellen. Die geringeren Betriebsströme und die notwendige Ansteuerungselektronik würden das Signalsystem anfällig machen gegen elektrische Einstreuungen in die oft kilometerlangen, entlang der Bahntrasse verlegten Versorgungsleitungen, verursacht durch die hohen pulsierenden Ströme und Wechselstrom-Felder der modernen Thyristor-Lokomotiven.

Im Gegensatz zu Glühlampen gibt es derzeit auch keinen etablierten und erprobten Standard für LED-Eisenbahnsignale. Die Bahnverwaltungen sind daher weder technisch noch wirtschaftlich bereit, ihre Sicherheits- und Signaltechnik an bestimmte Signal-Hersteller zu koppeln.

Verhält sich ein LED-Signal hingegen elektrisch genauso wie ein herkömmliches Glühlampen-Signal, dann kann es ohne weiteren Aufwand an die bestehenden Einrichtungen angeschlossen werden, mit allen Vorteilen der LED-Technik.

Die Signale werden bei Tag mit Vollspannung und bei Nacht durch Absenken der Spannung gedimmt betrieben. In Reihe zum Signal ist im Stellwerk ein Stromrelais geschaltet. Bei leuchtendem Signal zieht das Relais mit dem Lampenstrom an. Brennt die Lampe durch oder wird die Leitung unterbrochen, fällt das Relais ab und gibt dadurch Alarm, oder schaltet bei Zweifadenlampen auf den zweiten Glühfaden um. Diese relativ alte, einfache Sicherheitseinrichtung funktioniert äußerst zuverlässig. Es gibt aber noch weitere Überwachungseinrichtungen, die auch ein abgeschaltetes Signal auf Funktionstauglichkeit überprüfen, indem ein geringer Stromfluss erzeugt wird, der noch keine Lichtabstrahlung bewirkt.

Glühlampen weisen bei Vollspannung einen bestimmten Stromfluss auf, der nur wenig absinkt, wenn die Spannung im Nachtbetrieb um etwa ein Drittel abgesenkt wird. Daher funktioniert das eingesetzte Stromrelais weiterhin, der Lichtausstoß der Lampe reduziert sich dabei aber auf nur etwa 20%, sodass das Signal in der Nacht nicht überstrahlt.

Vergleicht man nun eine LED-Lichtquelle mit den Eigenschaften einer Glühlampe, so kann man die nötige Lichtmenge oft mit viel weniger elektrischer Leistung realisieren, es fließt daher bei Vollbetrieb bereits deutlich weniger Strom als bei der Glühlampe. Für eine ähnliche Reduktion des Lichtes bei Nachtbetrieb muss man den geringeren Betriebsstrom ebenfalls auf etwa 20% abschwächen. Bei einem so geringen Strom zieht aber das Stromrelais nicht mehr an, eine Adaption auf geringe Ströme ist aber wegen der Störungen durch elektrische Einstreuungen in die Leitungen nicht zielführend. Und selbst ein sehr geringer Überwachungsstrom führt bereits zu erheblicher Lichtabgabe einer LED-Lichtquelle. Eine einfache LED-Lichtquelle kann daher an 3 AT505154B1 den bestehenden Schaltungsanlagen nicht verwendet werden, da sie einen gänzlich anderen Zusammenhang zwischen Spannung, Strom und Lichtleistung aufweist.

Um trotzdem eine LED-Lichtquelle verwenden zu können, bedarf es somit einer erheblichen Veränderung der Strom-Spannungskennlinie des Signals. Es wird ein zusätzlicher Energie-Verbraucher in Form eines elektrischen Lastbauteiles benötigt, zumeist ein ohmscher Leistungswiderstand oder ein Leistungstransistor, der über eine aufwändige Elektronik so angesteuert wird, dass über ihn der ergänzende Stromfluss zwischen LED-Strom und vorgegebenem Glühlampenstrom in Abhängigkeit von der jeweils anliegenden Betriebsspannung stattfindet. Diese elektronische Schaltung muss dabei höchste Eigensicherheit aufweisen und ebenso wie die Glühlampe im Fall eines Fehlers eine Stromunterbrechung generieren. Das ist jedoch nicht Inhalt dieser Anmeldung.

Das Signal benötigt daher nicht nur Platz für die aufwändige Ansteuerungselektronik, es muss auch ein zusätzliches Lastbauteil vorhanden sein, dessen Wärmeerzeugung zumeist erheblich größer als jene der LED-Lichtquelle ist. Wärme ist aber der größte Feind der LED, sowie auch der elektronischen Ansteuerung, vor allem, wenn hohe Lebensdauer und Zuverlässigkeit benötigt wird.

Ein LED-Eisenbahnsignal wird somit durch mindestens drei Wärmequellen erhitzt, nämlich die Lichtquelle selbst, die Sonneneinstrahlung und das Lastbauteil. Optional kann auch eine Heizung gegen Vereisung der Abschlussscheibe für den Winterbetrieb vorgesehen sein. Diese hat aber keinen relevanten Einfluss auf die Lebensdauer, da sie nur bei tiefen Temperaturen aktiviert wird.

Auch wenn die Gesamt-Wärmebelastung etwa gleich groß ist wie bisher, so hat bisher eine hohe Signal-Eigentemperatur weder der Glühlampe noch den anderen verwendeten Komponenten und Materialien geschadet. Eine LED-Lichtquelle muss jedoch in der Temperatur wesentlich niedriger gehalten werden, sonst kommt es zu Degradation, einer Reduktion der abgegebenen Lichtmenge durch Alterung bei unveränderter Leistungsaufnahme. Dieser Effekt nimmt mit steigender Temperatur exponentiell zu, es kommt daher insbesonders darauf an, auch bei ungünstigsten Belastungsverhältnissen die Temperatur bei den LED so gering wie möglich zu halten. Außerdem besteht eine Abhängigkeit der LED-Helligkeiten und LED-Farben von der Temperatur, insbesonders bei Gelb, was allein schon Grund für möglichst gute Kühlung der LED wäre. Es ist daher die bisherige Konstruktionsweise von Eisenbahnsignalen völlig neu zu gestalten. Gleichzeitig muss auch das optische System verändert werden, weil die LED-Lichtquellen wesentlich größer sind und anders abstrahlen als die Glühfäden der bisher verwendeten Lampen.

Eine bekannte Lösung verwendet eine runde Leiterplatte mit sehr vielen engbündelnden LED, die ihr Licht in Achsrichtung abstrahlen. Diese Platine sitzt in einem zylindrischen Gehäuse aus Kunststoff, geschützt durch eine transparente Abschlussscheibe. Im Gehäuse befindet sich die Versorgungselektronik. Außen auf dem Gehäuse ist ein großer Kühlkörper mit dem Lastbauteil angebracht und über Drähte an der Elektronik angeschlossen.

Nachteilig ist eine gelegentliche Überhitzung dieses Signals, weil einerseits die LED-Platine die LED-Wärme nur über die Luft im Signal abführen kann, das Kunststoffgehäuse zur Kühlung des Innenraumes aber nur wenig beiträgt und im Fall eines Sonnenlichteinfalls direkt von vorne die LED selbst und die LED-Platine zusätzlich aufgeheizt wird, ohne Vorkehrungen für eine verbesserte Kühlung bieten zu können. Die Abschlussscheibe wirkt dabei mit ihrem Luftpolster als Isolierung.

Eine andere Lösung ist gleichartig aufgebaut, sieht jedoch bereits ein offenes Gehäuse aus Aluminium vor, welches gegebenenfalls mit einer durchsichtigen Abdeckung für den Lichtaustritt versehen ist. Dieses bietet eine bessere Wärmeabfuhr, insbesonders eine bessere Verteilung 4 AT505154B1 der Wärme des Lastbauteiles, jedoch ist die LED-Platine und Ansteuerungselektronik weiterhin nur auf die Luftkühlung innerhalb des Gehäuses angewiesen.

Eine dritte bekannte Bauform ordnet die LED in Bohrungen einer Platte aus Aluminium an. Hierdurch wird eine gute Verteilung der Wärme über die LED-Anordnung erzielt, die Kühlung wird aber hierdurch nur geringfügig verbessert. LED und Versorgungsbauteile mit angebautem Kühlkörper sind von hinten eingesteckt und vergossen, der Kühlkörper und das Anschlusskabel ragt aus der Vergussmasse.

Das Vergießen der Anordnung wirkt sich positiv auf Spitzentemperaturen von Bauteilen und auf die Witterungsbeständigkeit aus, hat aber nur geringe Auswirkungen auf die Wärmeabfuhr des Signals insgesamt. Die geringe Größe und flache Bauweise, welche aus der Straßenverkehrstechnik übernommen ist, erlaubt keine ausreichende Wärmeabfuhr, wenn ein Lastbauteil integriert werden soll. Die Sonne kann direkt in die LED einstrahlen. Das Signal kann auch nicht repariert, nur ausgetauscht werden.

Die DE 103 55 878 B3 offenbart ein Lichtsignal bestehend aus mehreren LED-Modulen, welche in der Front eines vorzugsweise aus Aluminium gefertigten Gehäuses in passenden Öffnungen befestigt sind und entweder Symbole und alphanumerische Zeichen bilden, als Anordnung im Raster für grafische Darstellungen verwendet werden oder auch eine runde Signalscheibe nachbilden. Jedes einzelne Modul trägt einen Kühlkörper, der die Abwärme der LED über die Luft ins Gehäuseinnere abgibt. Diese Bauweise ist zwar gut in der Lage, die von allen Seiten einstrahlende Sonnenwärme über die Aluminiumwände des Gehäuses zu verteilen und abzuführen. Die LED-Wärme wird aber nur mittelbar über mehrere Luft-Wärmeübergänge bzw. Konvektionsschichten erst in die oft relativ heiße Gehäuseluft, dann in die Gehäusewand und zuletzt ins Freie abgeführt, was den LED eine im allgemeinen hohe Arbeitstemperatur beschert. Jedoch wird die Sonnenwärme in den Modulen abgefangen und gelangt nicht unmittelbar zu den LED.

Die WO 02/061714 A2 offenbart einen Anzeigemodul in LED-Technik zur Darstellung von vollgrafischen Symbol-, Text- und Videobildern, der in beliebiger Anzahl zu einer großen Anzeigetafel zusammengesetzt werden kann. Der Modul ist im Prinzip flach und weist eine Platine mit einer Vielzahl von LED gleicher Bauart auf, die durch eine gelochte Matrixplatte ragen und mittels einem speziellen Gummiteil mit integrierten Sonnenschirmen in ihr abgedichtet werden. Die Platine liegt über wärmeleitende, aber elektrisch isolierende Zwischenlagen (16) vollflächig an der mit Rippen versehenen Rückseite des Moduls an. In einem schmalen Hohlraum (19) zwischen den LED-Reihen befindet sich eine Platine mit der Ansteuerungselektronik. Sonnenwärme von vorne wird über gut wärmeleitende Distanzierungen (23) zur Rückseite des Moduls geleitet. Eine seitliche Wärmeeinstrahlung oder Wärmeabfuhr wird vernachlässigt, da in Kombination die Module dicht aneinandergrenzen und wegen der geringen Dicke der Rand nur einen sehr geringen Flächenanteil ausmacht. Eine solche Anzeigetafel kann daher als ein im wesentlichen zweidimensionaler Aufbau in beliebiger Größe angesehen werden, die Unterteilung in gleichartige Module erfolgt nur aus herstellungstechnischen Gründen.

Ein eigenes Lastbauteil ist nicht vorhanden. Seine Unterbringung im Modul würde einen Bereich erhöhter Temperatur der LED verursachen, da die gesamte Rückseite bereits als Kühlfläche für die LED verwendet wird. Die LED-Temperatur ist insgesamt hoch, weil als Kühlfläche nur ein etwa gleich großer Bereich wie die LED-Anordnung zur Verfügung steht, deren Wärmeabfuhr zwar durch Kühlrippen gesteigert werden kann, jedoch müssen in der Regel zusätzlich Ventilatoren eingesetzt werden, um den Modul nicht zu überhitzen. Die Sonne kann von hinten direkt auf die Kühlfläche der LED scheinen, was eine gewisse Temperaturerhöhung der LED ergibt. Dagegen ist eine zusätzliche Abdeckung (24) notwendig, die als Ausführung in Form eines Gehäuses auch einen seitlichen Sonneneinfall abhält.

Diese bekannten Ausführungen stellen sogenannte dezentrale LED-Anordnungen dar, bei der 5 AT 505 154 B1 viele Einzel-LED über die Signalfläche verteilt sind, um aus der Ferne den Eindruck einer gleichmäßig leuchtenden Fläche oder Symbole und alphanumerische Zeichen hervorzurufen. Aus dem Bereich der Straßenverkehrssignale ist aber noch ein anderes Lösungsprinzip für Signale bekannt, nämlich eine kompakte Anordnung von einigen Hochleistungs-LED, die als zentrale LED-Anordnung bezeichnet wird. Das Licht dieser LED wird mittels einer gemeinsamen Kondensor-Optik gebündelt. Diese konzentrierte Anordnung der LED stellt vom Prinzip her die (stark vergrößerte) Nachbildung einer Glühwendel dar, an welche die Signaloptik angepasst sein muss und erfordert jedenfalls hochtechnische wärmeableitende Maßnahmen, welche aber schon in diese LED integriert sind, sodass die Wärmeabfuhr besser möglich ist als bei den zumeist verwendeten handelsüblichen engbündelnden 5 mm-LED.

Mit einer solchen zentralen Bauweise kann höchste Bündelung und Lichtintensität erzielt werden, wie es besonders für höhere Fahrgeschwindigkeiten notwendig ist. Als weiteren Vorteil kann man bei geeigneter optischer Auslegung ausgefallene LED visuell nicht erkennen, damit ist bei Ausfall einer LED ein problemloser Weiterbetrieb noch über Jahre möglich. Schließlich erlaubt eine solche Anordnung effektivere Maßnahmen gegen das sogenannte Phantomlicht, das Vortäuschen eines eingeschalteten Signals, verursacht durch Reflexionen einstrahlenden Sonnenlichts. Da insgesamt erheblich weniger Bauteile vorhanden sind, ist der Sicherheitsnachweis leichter zu erbringen und höhere Ausfallsicherheit und Lebensdauer zu erwarten.

Erschwerend ist jedoch, dass die Kondensor-Optik in umgekehrter Richtung von vorne einfallendes Sonnenlicht auf einen kleinen Bereich bzw. Brennfleck bündelt, der in unmittelbarer Nähe zu den Hochleistungs-LED liegt und sehr hohe Temperaturen erreichen kann. Diesem Umstand muss konstruktiv Rechnung getragen werden.

Weiters gibt es eine Fülle an Signalen, zumeist Varianten aus dem Bereich des Straßenverkehrs mit einseitig offenen, topfartigen Gehäusen hauptsächlich aus Kunststoff. Mangels eines Lastbauteiles sind sie nicht kompatibel zu einem Glühlampen-Eisenbahnsignal und werden wie LED-Straßenverkehrssignale angesteuert, was für Straßen-, Stadt- und U-Bahnen ausreichend sein kann, für einen Vollbahnbetrieb aber ungeeignet und technisch inkompatibel ist.

Die existierenden Glühlampen-Eisenbahnsignale weisen unterschiedlichste Größen, Farben, Lichtverteilungen, Anschlussspannungen und Befestigungsvarianten auf. Allen gemeinsam ist aber das Verhalten der Glühlampe und die Überwachungs-Einrichtung im Stellwerk. Es empfiehlt sich daher, ein Baukastensystem zu entwickeln, das an alle diese Anforderungen mit geringem Aufwand angepasst werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein auf Basis von LEDs funktionierendes Signal mit elektrischem Lastbauteil zu entwickeln, welches kompatibel ist mit der Steuereinrichtung bzw. Energieversorgung, die für Glühlampen-basierende Signale abgestellt ist. Dabei soll die Lebensdauer der LED maximiert werden und das Signal als Baukastensystem für alle relevanten Signalgrößen adaptierbar sein.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, die sich aus dem Stand der Technik ergebenden Probleme zu lösen und eine optische Signaleinrichtung anzugeben, bei der die durch die LEDs und den Lastbauteil entstehende Wärme effizient abgeführt bzw. gleichmäßig verteilt und abgeführt wird, um an der LED auftretende Temperaturspitzen zu verhindern und damit deren Lebensdauer erheblich zu verlängern. Auch die von der Sonneneinstrahlung auf das Signal übertragene Wärme darf keine Temperaturspitzen in den LEDs verursachen. Gleichzeitig soll jedoch das Gewicht und das Volumen, das von der optischen Signaleinrichtung beansprucht wird, nicht das der aus dem Stand der Technik bekannten Signale übersteigen.

Erfindungsgemäß werden diese Ziele mit einer optischen Signaleinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Gehäuse aus sehr gut wärmeleitendem Material, vorzugsweise einer Aluminium-Legierung besteht und mit seiner vorderen Stirnwand und seinen 6 AT505154B1

Außenwänden einen allseits umschlossenen Hohlraum für die Versorgungselektronik bildet, dass die Platine der LED-Lichtquelle unmittelbar thermisch leitend mit einer Montagefläche verbunden ist, welche sich an der Stirnwand des Gehäuses oder gegebenenfalls einer dazu parallelen Zwischenwand innerhalb des Hohlraumes befindet, dass das Lastbauteil an einer davon beabstandeten Montagefläche des Gehäuses thermisch leitend befestigt ist, wobei sich zwischen diesen Montageflächen zumindest ein Teil der Gehäuseaußenwand erstreckt, und dass der Hohlraum in allen Richtungen annähernd gleiche Dimensionen aufweist.

Diese Maßnahmen bewirken, dass die sowohl durch die LED als auch den Lastbauteil entstehende Wärme schnell auf das Gehäuse, insbesondere jenen Teil des Gehäuses, der den Hohlraum bildet, abgeleitet und über diesen gleichmäßig verteilt wird. Auch die von der Sonne eingestrahlte Wärmeenergie wird unabhängig vom jeweiligen Sonnenstand unverzüglich gleichmäßig verteilt, sodass insbesondere an der LED keine lokale Temperaturerhöhungen entstehen können. LED-Lichtquelle und Lastbauteil können unmittelbar an den Gehäusewänden anliegend angebracht sein, sodass eine thermisch leitende Verbindung durch direkten Kontakt gewährleistet wird. In einer bevorzugten Variante ist jedoch die LED-Lichtquelle an einer Zwischenwand des Gehäuses angebracht, die Stirnwand bildet eine Abschirmung in Form einer Blende, die lediglich die erforderlichen knapp bemessenen Lichtaustrittsöffnungen aufweist. Dadurch kann die Sonne nicht direkt auf die LED bzw. LED-Platine scheinen. Auch der Lastbauteil kann an einer Zwischenwand befestigt sein. Diese Bauweise bewirkt eine Verteilung der Wärme bereits vor dem Eintritt ins umgebende Gehäuse, sowie keine unmittelbare Überlagerung der Sonneneinstrahlung, wodurch die Maximaltemperaturen reduziert werden. Die Zwischenwände beschleunigen außerdem den Wärmeausgleich im Signal.

In einer Variante der Erfindung sind im Hohlraum weitere wärmeleitende Verbindungen z.B. in Form von Rippen oder Streben zwischen gegenüberliegenden oder angrenzenden Gehäusewänden vorgesehen. Dadurch wird der Wärmetransport von einer Seite des den Hohlraum umschließenden Gehäuseteils auf gegenüberliegende oder benachbarte Seiten weiter gesteigert.

Die oben angegebene Wärmeleitfähigkeit für das Gehäusematerial von mindestens 120 Watt/(Meter x Kelvin) legt zumindest die Verwendung von Metallgehäusen, insbesondere aus Aluminium-Legierungen nahe. Die tatsächliche Wärmeleitung hängt von der Länge des Wärmeweges, des Materialquerschnittes und der Temperaturdifferenz ab und kann im Rahmen der bekanten konstruktiven und wirtschaftlichen Randbedingungen beeinflusst werden. Vorzugsweise sollte der Wärmeleitwert mindestens 150, womöglich 200 W m'1 K'1 betragen. Reinaluminium besitzt beispielsweise einen Wärmeleitwert von etwa 237 W m'1 K'1, Kupfer etwa 401 W m’1 K'1. Im Fall einer zentralen LED-Lichtquelle ist ein hoher Wärmeleitwert nicht nur zur Verteilung der Wärme über das Gehäuse nützlich, sondern senkt auch bei der Einbringung der sehr konzentriert anfallenden Wärme in unmittelbarer Nähe der LED-Lichtquelle die maximale Temperatur wesentlich ab, wie es etwa durch eine größere Wandstärke allein gar nicht möglich wäre.

Die erfindungsgemäße optische Signaleinrichtung ist von ihrem Gewicht her ähnlich zu herkömmlichen Signaleinrichtungen, auch das vom Signal beanspruchte Volumen muss nicht größer dimensioniert werden. Wird bei herkömmlichen Signalen der nötige Freiraum zum Öffnen des Deckels für den Glühlampenwechsel berücksichtigt, ist das beanspruchte Volumen des LED-Signals sogar deutlich kleiner, sodass jedenfalls eine Volumskompatibilität gegeben ist.

Unter dem Ausdruck „allseits umschlossener Hohlraum“ wird verstanden, dass den Hohlraum von allen Seiten im wesentlichen vollflächige Gehäusewände begrenzen. Diese können jedoch kleine Öffnungen für den Lichtaustritt und die Zufuhr von elektrischen Versorgungs- bzw. Steuerleitungen aufweisen, ebenso können kleine Löcher bzw. dünne Schlitze in den Gehäusewän- 7 AT 505 154 B1 den vorgesehen sein, um Luftzirkulation, Feuchteabfuhr und Druckausgleich zu ermöglichen. Jedenfalls ist das Innere des Signals im Rahmen der üblichen Schutzklassen abdichtbar, insbesondere können die Lichtöffnungen in der Stirnwand mit einer Abschlussscheibe und die Kabelzufuhr mittels Verschraubungen oder Tüllen abgedichtet sein.

Es ist auch möglich, dass der Hohlraum nur von einem Teil des Gehäuses gebildet wird und ein weiterer Teil des Gehäuses dazu dient, eine zwischen Lichtquelle und durchsichtiger Abschlussscheibe vorgesehene Optik zu beherbergen oder auch nur die richtige Distanz zwischen Lichtquelle und Abschlussscheibe herzustellen.

Das Wesen der Erfindung besteht somit darin, dass die Wärme jeder Wärmequelle vom Entstehungsort aus möglichst nach allen Richtungen direkt an jeden anderen Punkt des Gehäuses ohne Umwege strömen kann. Weiters werden Temperaturüberlagerungen vermieden, hierdurch werden die Extremwerte der Temperaturverteilung insbesondere an der LED-Lichtquelle reduziert.

Die Wärmeeinstrahlung der Sonne liegt größenmäßig im Bereich der Wärmeleistung der bisher verwendeten Glühlampe, bzw. der LED und des Lastbauteils zusammengenommen. Die Einstrahlung kann grundsätzlich von allen Seiten der Hemisphäre erfolgen, deren Größe entspricht der Umrissfläche des Signals für die jeweilige Sonnenposition, der sogenannten projizierten Fläche. Im Betrieb verschmutzt ein Signal, sodass sicherheitshalber die völlige Absorption der Energie angenommen werden muss, unabhängig von der Oberflächengestaltung. Ein Abschatten des Signals wäre zwar möglich, stellt aber einen Zusatzaufwand gegenüber der bisherigen Situation dar, ist aber sicherheitstechnisch äußerst fragwürdig, weil das Vorhandensein der Abschattung permanent zu garantieren wäre. Es könnte aber auch die natürliche Konvektionskühlung behindert werden. Daher soll der Signalgeber selbst alle Betriebszustände bewältigen können.

Die Sonnenwärme strahlt einmal von hinten auf das Gehäuse, das andere Mal vorne in das Signal hinein. Auf welcher Fläche auch immer die Strahlen auftreffen, diese muss thermisch leitend mit den Außenflächen verbunden und thermisch widerstandsfähig sein.

Zur Abfuhr der Energie steht nur Konvektion über die Außenfläche des Signals zur Verfügung. Ihre Wirkung kann insbesondere durch Vergrößerung der Oberfläche, etwa durch Verrippung gesteigert werden. Hierbei ist eine größere Bautiefe durchaus nützlich. Eine sehr flache Bauweise mit thermisch isolierender Abschlussscheibe hat zur Wärmeabfuhr nur etwa so viel Fläche zur Verfügung wie die LED-Anordnung bzw. der Lichtaustritt selbst. Hat das Gehäuse hingegen etwa kubische Abmessungen, so steht etwa die fünffache Oberfläche zur Wärmeabfuhr zur Verfügung, bei noch immer gleicher Belastung durch Sonneneinstrahlung, da die größte projizierte Fläche noch gleichgeblieben ist. Es ist daher einsichtig, dass eine flache Bauweise zeitweise wesentlich höhere Betriebstemperaturen der LED erreicht und damit eine kürzere Lebensdauer.

Eine idealisierte Vorstellung nimmt an, dass das Signal die Gestalt einer Hohlkugel aufweist. Die Sonne bestrahlt immer eine Hälfte des Signals, unabhängig von ihrer Position, die andere Hälfte liegt im Schatten. Die Wärme muss in jeder Richtung durch sehr effektive Wärmeleitung auf die Schattenseite hin verteilt werden, um das Signal als Ganzes auf einem gleichmäßig niedrigen Temperaturniveau zu halten. Dann ist es egal, an welcher Position sich die Sonne gerade befindet und an welcher Stelle die Abwärme der LED-Lichtquelle oder des Lastbauteiles in die Gehäuse-Außenwand eingeleitet wird, denn die projizierte Fläche des Kugelsignals ist von allen Richtungen aus gleich groß und die Wärmewege sind gleich lang. Die Abwärme des Lastbauteiles darf dabei bloß nicht über die LED-Lichtquelle fließen, weil diese hierdurch eine zusätzliche Temperatursteigerung erfahren würde. Ebenso soll die Sonne nicht direkt auf die LED-Lichtquelle scheinen können, da sich ihre Wärmestrahlung überlagert. 8 AT 505 154 B1

Wird nun diese Idealvorstellung in ein reales Signal übergeführt, so müssen die ausgleichenden Eigenschaften der Hohlkugel auf ein Gehäuse mit anderer Formgebung umgelegt werden. Es ist einsichtig, dass ein gut wärmeleitendes Gehäuse mit allseitig umschlossenem Hohlraum eine große Ähnlichkeit aufweist, ein einseitig offenes Gehäuse hingegen nicht, insbesonders weil der Wärmeausgleich mangelhaft und unsymmetrisch erfolgt und deswegen in Abhängigkeit von der Sonnenposition stärker schwankende Temperaturen an der Gehäuseoberfläche vorherrschen und damit auch an der LED-Lichtquelle höhere Extremwerte auftreten. Man kann natürlich über Änderungen an den Wandstärken des Gehäuses ungünstige Auswirkungen einer Formgebung ausgleichen, sofern nicht herstellungstechnische Grenzen und Kostenlimits überschritten werden.

In einer Ausführungsform beträgt das Volumen des Hohlraumes zumindest die Hälfte des Wertes A372 (A hoch 3/2), wobei A die Fläche der Stirnwand des Hohlraumes ist, und die größte Tiefe des Hohlraumes mindestens die Hälfte des Wertes A1/2(A hoch 1/2) beträgt.

Dies ist beispielsweise für einen Quader erfüllt, dessen Stirnfläche ein Quadrat ist und dessen Tiefe die Hälfte der Seitenabmessung des Quadrats ist, oder eine Halbkugel.

Eine bessere Wärmeverteilung weisen jene Varianten auf, bei denen das Volumen des Hohlraumes im wesentlichen dem Wert A3/2 entspricht und die größte Tiefe des Hohlraumes im wesentlichen den Wert A1/2 annimmt. Dies ist beispielsweise bei einem Würfel der Fall.

In einer besonders bevorzugten Variante beträgt das Verhältnis der größten und kleinsten linearen Dimension des Hohlraumes weniger als 2:1, bevorzugt weniger als 1,5:1. Darunter werden eindimensionale Abmessungen des Hohlraumes wie Tiefe, Breite, Höhe, Durchmesser, Diagonalen usw. verstanden. Ecken und Kanten des Hohlraumes sind dafür notwendiger Weise abgerundet oder abgeschrägt. Durch eine derartige Gestaltung wird gewährleistet, dass die Wärme von Sonnenstrahlung, Lichtquelle und Lastbauteil wegen der kürzeren Fließwege schneller und damit effektiver über das Gehäuse verteilt wird.

In einer Ausführungsform ist das Verhältnis von größter zu kleinster projizierter Fläche des gesamten Gehäuses kleiner als 2:1. In diesem Kriterium sind auch Fortsätze, Kühlrippen und dergleichen enthalten, die nicht zu dem nur den Hohlraum bildenden Gehäuseteil zählen.

In einer besonders bevorzugten Ausführung ist die projizierte Fläche des gesamten Gehäuses in allen Richtungen im wesentlichen gleich groß. Die Wärmeeinstrahlung der Sonne erzielt dann aus allen Richtungen etwa dieselbe Wirkung, es kommt zu einer vom Sonnenstand unabhängigen, gleichmäßigen Erwärmung des Gehäuses mit geringsten Temperaturschwankungen bzw. Extremwerten.

Die real erzielbare Wärmeleitung ist auch niedriger als wünschenswert, sodass es in den Bereichen der Wärmeeinkoppelung zu höheren und bei entfernten Stellen zu niedrigeren Temperaturen kommt. Damit wird doch relevant, wo die Abwärme der LED-Lichtquelle oder des Lastbauteiles in die Gehäuse-Außenwand eingeleitet wird. Die ideale Vorstellung von vorhin ist daher um eine Betrachtungsweise zu ergänzen, die auf eine weniger ideale Wärmeleitung Bezug nimmt. Dabei wird einer Wärmequelle ein unmittelbar angrenzender Anteil der Außenwände als Kühlfläche zugeordnet. Das Verhältnis der Wärmeleistungen der Wärmequellen sollte dabei ähnlich sein dem Verhältnis der zuordenbaren kühlenden Oberflächen. Die Wärmequellen sind also nicht an einem Bereich des Gehäuses konzentriert, sondern verteilt anzubringen. Zumindest soll eine Wärmequelle im Mittelbereich des Gehäuses sitzen, sodass immer eine Gehäusehälfte der LED-Lichtquelle, die andere dem Lastbauteil als Kühlfläche zuzuordnen ist.

Trotz einem Gehäuse aus Aluminium mit thermisch gut leitender Anbindung der Wärmequellen ist es durch geschickte Gestaltung überraschender Weise möglich, keinen direkten Wärmefluss vom Lastbauteil zur LED-Lichtquelle zu bekommen und die Maximaltemperatur der LED- 9 AT 505 154 B1

Lichtquelle niedrig zu halten. Würde die LED-Lichtquelle hingegen durch thermische Isolation vom Einfluss der anderen Wärmequellen geschützt, entsteht unter manchen Betriebszuständen eine höhere Maximaltemperatur, etwa durch ungünstige Sonneneinstrahlung, welche nicht in den anderen, unter diesen Umständen kühleren Gehäuseteil abfließen kann. Diese Erkenntnis lässt sich insbesondere simulatorisch überprüfen. Je nach Signalgröße, Größe der Wärmelasten und deren Verhältnissen zueinander ergeben sich jedoch Unterschiede in der optimalen Ausgestaltung.

Die Erfindung wird nun anhand der Querschnittszeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1a eine erfindungsgemäße optische Signaleinrichtung mit einer LED-Lichtquelle auf einer Zwischenwand,

Fig. 1b eine Variante von Fig. 1a,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße optische Signaleinrichtung mit mehreren LED-Lichtquellen als dezentrale Anordnung, und

Fig. 3a und 3b Varianten von Fig. 2.

Fig. 1a zeigt ein erfindungsgemäßes Signal, bestehend aus einem vorderen Gehäuse 1a, einem hinteren Gehäuse 1 b und einem Deckel 1 c, sowie einer durchsichtigen Abschlussscheibe 5. Diese bündelt das von der LED-Lichtquelle 2 ausgesandte Licht und verteilt es je nach Vorgabe in einen bestimmten Winkelbereich. Die Gehäuseteile 1a, 1b und 1c tragen außen Kühlrippen 15 und sind miteinander gut wärmeleitend verbunden. Das Gehäusematerial besteht vorzugsweise aus Leichtmetall mit einer Wärmeleitfähigkeit von mindestens 120 Wm'1K'1, insbesondere einer Aluminiumlegierung. Der Boden des hinteren Gehäuseteiles 1b bildet eine Zwischenwand 4, die als Montagefläche für die Platine 3 der LED-Lichtquelle 2 fungiert, der Boden des vorderen Gehäuses 1a stellt die Stirnwand des Hohlraumes 7 dar und ist als Blende 8 mit einer kleinen Öffnung 13 für den Lichtdurchgang ausgebildet und vorzugsweise lichtabsorbierend schwarzmatt ausgeführt. Der Raum zwischen Blende und Zwischenwand wird zum Hohlraum 7 gehörig betrachtet. Deckel 1c, das hintere Gehäuse 1b und die Blende 8 des vorderen Gehäuses 1a umschließen einen Hohlraum 7, in dessen Inneren eine Versorgungselektronik 6 für die LED (light emitting diode) angeordnet ist. Versorgungsleitungen bzw. Steuerleitungen 11 verlaufen durch eine Öffnung 10 in der Gehäusewand. Die Platine 3 der LED-Lichtquelle 2 besitzt einen sehr gut wärmeleitenden Keramik- oder Metallkern und ist zentral auf der Montagefläche der Zwischenwand 4 gut wärmeleitend befestigt. Das vordere Gehäuse 1a erweitert sich auf den benötigten Signaldurchmesser, positioniert die Abschlussscheibe 5 im passenden Abstand zur Lichtquelle 2 und weist Befestigungsmittel 12 für das Signal auf. Die Abschlussscheibe 5 weist einen Brennpunkt F bei der LED-Lichtquelle 2 auf, wodurch deren Nutzlicht N im wesentlichen parallel zur Signalachse gebündelt wird. Einfallende Sonnenstrahlen S bilden auf der Blende 8 einen Brennfleck B unterhalb der LED-Lichtquelle 2 entsprechend dem Sonnenstandswinkel über dem Horizont und können nicht auf die LED-Lichtquelle 2 fallen.

Auf der Blende 8 liegt auch das für den Betrieb der LED erforderliche elektrische Lastbauteil 9 an, dessen Abwärme auf gleichem Weg ins Gehäuse abgeleitet wird, bevorzugt an einer oberen Position, die von Sonnenstrahlen nicht erreicht werden kann.

Der Lastbauteil könnte aber auch an einer beliebigen anderen Stelle im vorderen Gehäuseteil, etwa zwischen Blende 8 und Abschlussscheibe 5 der optischen Signaleinrichtung angeordnet sein.

Auch wenn im dargestellten Ausführungsbeispiel keine geometrische Ähnlichkeit mit einer Hohlkugel besteht, so ist doch die Funktionsweise des Hohlraumes 7 sehr ähnlich. Die bei der Abschlussscheibe 5 eindringende Sonnenenergie fällt konzentriert an der Blende 8 an, wo sie nach allen Seiten abfließen kann. Hierbei ist der Wärmestrom durchaus dem in einer Hohlkugel ähnlich. Scheint die Sonne auf das übrige Gehäuse, wird die Wärme ebenso nach allen Richtungen abgeführt, sie fällt lediglich nicht so konzentriert, sondern verteilt an. 10 AT 505 154B1

Die Außenfläche des vorderen Gehäuses 1a ist nicht Bestandteil der Hohlraumumgrenzung, wie auch die Befestigungsmittel 12. Die dort absorbierte Sonnenstrahlung wirkt einerseits wie eine weitere Wärmequelle, die thermisch leitend mit dem den Hohlraum 7 umgebenden Gehäuse verbunden ist. Gleichzeitig wirkt diese zusätzliche Oberfläche aber auch als weitere Kühlfläche. Während die Außenwände des Hohlraumes sowohl die Wärme von LED und Lastbauteil, wie auch der Sonneneinstrahlung abführen müssen, die zusätzliche Außenfläche des Gehäuseteiles 1a aber nur die darauf fallende Sonnenstrahlung, entsteht insgesamt eine verbesserte Kühlwirkung. Damit wirken konstruktiv notwendige Gehäusefortsätze, die nicht Bestandteil der Hohlraumumgrenzung sind, als zusätzliche Kühlung, nicht aber als zusätzliche Wärmequelle bei Sonneneinstrahlung. Das ist insofern wichtig, als das Gehäuse 1a zur Anpassung an verschiedene Signaldurchmesser unterschiedlich groß ausgeführt werden muss, wobei natürlich jede Größe thermisch entsprechen muss.

Denkt man sich das Gehäuse zwischen LED-Lichtquelle 2 und Blende 8 geteilt, dann wird die Abwärme der LED-Lichtquelle über den Gehäuseanteil 1b um den Hohlraum 7 abgeführt, die Abwärme des Lastbauteiles 9 oder die durch Sonneneinstrahlung von vorne verursachte Wärme wird über den vorderen Gehäuseanteil 1a abgeführt. Bei passendem Verhältnis der Oberflächen entsprechend der Wärmebelastung und somit etwa gleicher Temperatur an der Kontaktstelle können die beiden Gehäuseteile 1a und 1b zusammengefügt werden, ohne dass Wärme über die Verbindungsstelle fließt. Damit fließt aber auch keine Wärme vom Lastbauteil 9 zur LED-Lichtquelle 2.

Das Gehäuse ist wegen des Zugangs zum Hohlraum 7 geteilt ausgeführt. Scheint die Sonne auf das Gehäuse oder ins Signal auf die Blende, so wird bei sehr guter Wärmeverteilung das Signal insgesamt erwärmt und das gesamte Temperaturniveau höher. Bei schlechter Wärmeleitung wäre die LED-Lichtquelle 2 thermisch deutlich höher belastet, wenn die Sonne besonders auf die angrenzende Gehäuse-Außenfläche 1b+1c scheint. Es ist daher besonderer Wert auf eine gute thermische Verbindung der Gehäuseteile, insbesondere durch plane Anlage der Teile und Verwendung von handelsüblichen Kontaktmitteln, wie z.B. Wärmeleitpasten und/oder Wärmeleitklebern, zu legen, sodass sich eine einseitige Wärmelast ausgleicht und hierdurch die Maximaltemperatur der LED-Lichtquelle abgesenkt wird.

Insbesonders ist es sinnvoll, das Signalgehäuse so aufzuteilen, dass nicht nur die Anpassung an verschiedene Signalgrößen mit geringem Aufwand verbunden ist. Hierbei wäre jeweils nur der vordere Gehäuseteil und die Abschlussscheibe anzupassen. Das hintere Gehäuseteil 1b+1c enthält auch alle zum Betrieb nötigen Bauteile wie die Lichtquelle 2, das Lastbauteil 9 und die Versorgungselektronik 6, sowie vorzugsweise einen Stecker zum Anschließen. So ist nicht nur die Größenanpassung einfach, es kann auch ein technischer Fehler vor Ort einfach durch Austausch des hinteren Gehäuseteiles 1b+1c behoben werden, ohne das Signal insgesamt zu demontieren und dabei dessen genaue Ausrichtung zu verlieren. Um keine inneren Kabelverbindungen lösen zu müssen, ist der Lastbauteil und eine allfällige Signalheizung vorzugsweise im Bereich der Anschlussfläche des hinteren Gehäuses gehalten und mittels einer Feder 14 gegen die Blende 8 gedrückt, wo die Wärme unmittelbar ins vordere Gehäuse abfließen kann.

Fig. 1b zeigt eine Variante des erfindungsgemäßen Signals der Fig. 1a. Im Unterschied zum ersten Beispiel sitzt das Lastbauteil 9 im Inneren des Hohlraumes 7 an der hinteren, als Deckel 1c ausgebildeten Gehäusewand. Der vordere Gehäuseteil 1a führt nun die Abwärme der LED-Lichtquelle 2 nach vorne ab, der hintere Gehäuseteil 1b+1c führt vor allem die Abwärme des Lastbauteiles 9 ab. Die Zuordnung der Kühlflächen zu den Wärmequellen wurde damit umgekehrt.

Welche der beiden Ausführungen thermisch günstiger ist, kommt auf das Verhältnis der Wärmeleistungen von LED-Lichtquelle 2 und Lastbauteil 9, sowie Signalgröße, Geometrie, Wandstärken und Oberflächenausführung des Gehäuses an und kann vor allem simulatorisch oder auch 1 1 AT505154B1 experimentell bestimmt werden.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der mehrere LED-Lichtquellen 2' nebeneinander angeordnet sind, deren Platine 3' auf einer Zwischenwand 4' des hinteren Gehäuseteils 1 b’ befestigt ist, wodurch eine effiziente Abführung der Abwärme ins ebenfalls gut wärmeleitende Gehäuse 1c' und über Kühlrippen 15 an die Umgebung erfolgt. Vor den LED-Lichtquellen 2' ist eine Blende 8' als Teil des vorderen Gehäuses 1a' mit Ausnehmungen 13' für das Nutzlicht N der jeweiligen gleichmäßig verteilten LED angeordnet, die einerseits wegen der Phantomlichterscheinungen schwarzmatt ausgeführt ist und andererseits die absorbierte Wärme der Sonnenstrahlen S aufgrund der guten Wärmeleitung ebenfalls ins Gehäuse 1 b' abführt. Das Gehäuse umschließt wieder einen Hohlraum 7 mit der Ansteuerungs- bzw. Versorgungselektronik 6. An der den LED gegenüberliegenden Gehäusewand ist das elektrische Lastbauteil 9 angeordnet. Es kann eine Abschlussscheibe 5' vorhanden sein, welche das Licht der LEDs 2' nach Erfordernissen bündelt, streut, in einen Winkelbereich lenkt usw., sofern nicht mit der unmittelbaren Lichtabstrah-lung der LEDs selbst das Auslangen gefunden wird, und auch die LEDs vor Beschädigung oder Witterung schützt.

Da die Wärmequellen, also die LEDs 2' und der Lastbauteil 9 an den gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 1b+1c positioniert sind, können jedenfalls adäquate Oberflächenanteile entsprechend dem Verhältnis der Wärmeleistungen den Wärmequellen zugeordnet werden, ohne Einfluss der Geometrie. Die größtmögliche Distanz von LED-Lichtquellen 2' und Lastbauteil 9 stellt die bestmögliche Anordnung mit der geringsten gegenseitigen thermischen Beeinträchtigung dar.

Ergibt sich für die Zwischenwand 4' bei eingeschalteten LED-Lichtquellen 2' eine ähnliche oder höhere Temperatur wie für die Blende 8' bei maximaler Sonneneinstrahlung von vorne, so kann man diese beiden Elemente baulich vereinigen, indem man die Wandstärke der Blende 8' um die Wandstärke der Zwischenwand 4' erhöht, ohne eine Verschlechterung der LED-Temperatur herbeizuführen. Die dickere Blende 8" kann aber sowohl die absorbierte Sonnenwärme bei ausgeschaltetem Signal besser abführen, als auch die LED-Abwärme ohne Sonneneinstrahlung von vorne, somit ergibt sich insgesamt im Mittel eine Temperaturabsenkung bei gleichem Materialaufwand. Fig. 3a zeigt dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die LED-Platine 3" ist von innen an der dickeren Blende 8" wärmeleitend, aber elektrisch isoliert befestigt. Diese Möglichkeit kann insbesonders bei der dezentralen Anordnung von Lichtquellen angewandt werden, wo sowohl die Sonneneinstrahlung von vorne als auch die LED-Abwärme über die Signalfläche gleichmäßig verteilt anfällt. Durch diese Bauweise kann auch ein Teil eingespart werden. Ist keine Abschlussscheibe notwendig, weil die LED beispielsweise eingossen sind, dann wirkt die Blende 8" auch als Kühlfläche und damit temperatursenkend. Für die Anpassung an verschiedene Signaldurchmesser ist je ein Gehäuseteil 1b" mit LED-Platine 3" und Gehäuse 1c", eventuell auch eine Abschlussscheibe 5' nötig.

Es kann aber auch wie in Fig. 3b die Blende 8' weggelassen und die bisherige Zwischenwand zur den Hohlraum 7 abschließenden Stirnwand 4"' verdickt werden. In diesem Fall ist eine gut wärmeleitende, schwarzmatte Platine 3"' erforderlich, denn die von vorne einstrahlende und absorbierte Sonnenwärme muss durch die Platine 3"' zur Stirnwand 4"' geleitet werden. Eine Abschlussscheibe 5' schützt die Platine vor Witterungseinfluss, alternativ können die LED 2' samt Platine 3'" auch mit dem vorderen Gehäuse 1b"' vergossen sein. Diese Ausführung ist günstiger an verschiedene Signaldurchmesser anzupassen. Für jeden Signaldurchmesser sind nur je ein vorderes Gehäuse 1b'" mit und LED-Platine 3'", sowie eventuell eine Abschlussscheibe 5' erforderlich. In jedem Fall sind jedoch die LED in den Figuren 2, 3a und 3b durch direkte Sonneneinstrahlung belastet.

Im folgenden werden weitere Ausführungsvarianten geschildert:

Sind andere Betriebsbedingungen in der Verwendung der Signale gegeben, so können die

Claims (14)

12 AT505154B1 bisher geforderten Eigenschaften verändert werden, um eine weitere Temperaturabsenkung der LED zu erzielen. Insbesondere können Signale in große Gehäusekästen eingebaut sein, wodurch die Sonne nicht auf die Signale scheinen, sondern nur von vorne in die Signale einfallen kann. Beim Signal nach Fig. 1a sind die Wärmequellen im vorderen Gehäuseteil konzentriert, nur die LED-Lichtquelle erwärmt den hinteren Gehäuseteil. In diesem Fall kann eine thermische Isolierung zwischen hinterem Gehäuse 1b+1c und vorderem Gehäuse 1a vorgesehen werden, etwa in Form einer Pressstoffdichtung, welche die Sonnenwärme von vorne und die Abwärme des Lastbauteiles von der LED-Lichtquelle 2 abhält. Hierdurch ist eine Temperaturabsenkung der LED-Lichtquelle zu Lasten der vorderen Gehäusehälfte möglich, weil das hintere Gehäuse 1b+1c in allen Betriebszuständen nur mehr die LED-Abwärme allein abführen muss. Es gibt aber auch Anwendungsfälle, bei denen ein Sonneneinfall von vorne ausgeschlossen werden kann, entweder durch den Aufstellungsort selbst oder die Verwendung von großen Sonnenblenden, die den Einfall des Sonnenlichts von vorne völlig abhalten. In diesen Fällen ist eine Temperaturabsenkung der LED-Lichtquelle durch thermische Isolation vom Lastbauteil möglich, indem das Gehäuse so geteilt wird, dass die Hälfte mit dem Lastbauteil deutlich heißer als die Hälfte mit der LED-Lichtquelle wird. Die Isolation kann einfach etwa mittels einer Pressstoffdichtung ausreichender Dicke oder einem separaten Kunststoffteil ausgeführt werden. Hierfür bieten sich die Bauformen nach Fig. 1b, 2, 3a und 3b an, bei welchen die LED-Lichtquellen 2, 2' die vordere Gehäusehälfte und das Lastbauteil 9 die hintere Hälfte erwärmen. Allen diesen Ausführungsformen gemeinsam ist das erfindungsgemäße Merkmal des allseitig umschlossenen Hohlraumes mit einem Material, dessen Wärmeleitfähigkeit mindestens 120 W m'1 K'1 beträgt. Hierdurch wird die von der thermisch leitend mit dem Gehäuse verbunden LED-Lichtquelle und vom Lastbauteil stammende Wärme schnell und gleichmäßig verteilt und an die Umgebung abgeführt. Weil jede Wärmequelle an eine entsprechend große Gehäuseaußenwand grenzt und sich zumindest ein Teil der Gehäuseaußenwand zwischen LED und Lastbauteil erstreckt, wird ein Wärmefluss vom Lastbauteil zur LED-Lichtquelle vermieden. Patentansprüche: 1. Optische Signaleinrichtung, insbesondere Eisenbahnsignal, mit mindestens einer auf einer Platine angeordneten LED-Lichtquelle, einer Versorgungselektronik und einem elektrischen Lastbauteil, sowie einem Gehäuse aus sehr gut wärmeleitendem Material, insbesondere einem Metallgehäuse besonders bevorzugt aus Aluminium, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse mit seiner vorderen Stirnwand und seinen Außenwänden einen allseits umschlossenen Hohlraum bildet, die Platine (3) der mindestens einen LED-Lichtquelle (2) unmittelbar thermisch leitend mit einer Montagefläche verbunden ist, welche sich an der Stirnwand (8) des Gehäuses oder gegebenenfalls einer dazu im wesentlichen parallelen Zwischenwand (4) innerhalb des Hohlraumes (7) befindet, dass das Lastbauteil (9) an einer von der LED-Lichtquelle beabstandeten Montagefläche des Gehäuses thermisch leitend befestigt ist, wobei sich zwischen diesen Montageflächen zumindest ein Teil der Gehäuseaußenwand erstreckt, und dass das Volumen des Hohlraumes zumindest die Hälfte des Wertes A3/2 (A hoch 3/2) beträgt, wobei A die Fläche der Stirnwand des Hohlraumes ist, und dessen größte Tiefe mindestens die Hälfte des Wertes A1/2 (A hoch 1/2) beträgt.

2. Optische Signaleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Hohlraumes (7) im wesentlichen den Wert A3/2 (A hoch 3/2) und seine Tiefe A1/2 (A hoch 1/2) beträgt, wobei A die Fläche der Stirnwand des Hohlraumes ist.

3. Optische Signaleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der größten zur kleinsten linearen Dimension des Hohlraumes (7) geringer als 2:1 ist. 13 AT 505 154 B1

4. Optische Signaleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die projizierte Fläche des gesamten Gehäuses in allen Richtungen im wesentlichen gleich groß ist.

5. Optische Signaleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwände eine die Wärmeabfuhr begünstigende Vergrößerung der Oberfläche durch Kühlrippen (15) oder andere Fortsätze aufweisen.

6. Optische Signaleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusewände im wesentlichen vollflächig ausgeführt sind, jedoch kleine Öffnungen (13, 10) für den Lichtaustritt und die Zufuhr von elektrischen Versorgungs- bzw. Steuerleitungen (11), sowie für Belüftung, Feuchtigkeits- und Druckausgleich aufweisen.

7. Optische Signaleinrichtung nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse in zweckmäßiger Weise aus mehreren Teilen (1a, 1b, 1c) zusammengesetzt ist, wobei die Kontaktstellen sehr gut wärmeleitend ausgeführt sind.

8. Optische Signaleinrichtung nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die eine LED-Lichtquelle (2) oder die mehreren LED-Lichtquellen (2‘) auf der Vorderseite der Zwischenwand (4) im Hohlraum (7) des Gehäuses angeordnet sind und die Stirnwand als Blende (8) mit genau angepassten Öffnungen (13) für den Lichtaustritt ausgeführt ist und eine schwarzmatte lichtabsorbierende Vorderseite aufweist.

9. Optische Signaleinrichtung nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die eine LED-Lichtquelle (2) oder die mehreren LED-Lichtquellen (2') mit ihrer Platine (3") auf der Innenseite der als Blende (8") ausgeführten Stirnwand des Gehäuses thermisch gut leitend befestigt sind und die Blende (8") mit genau angepassten Öffnungen (13) für die LED-Lichtquellen ausgeführt ist und eine schwarzmatte lichtabsorbierende Vorderseite aufweist.

10. Optische Signaleinrichtung nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die eine LED-Lichtquelle (2) oder die mehreren LED-Lichtquellen (2') mit ihrer Platine (3'") auf der Vorderseite der Stirnwand (4"') des Gehäuses thermisch gut leitend befestigt sind und die Platine thermisch gut leitend und auf der Vorderseite schwarzmatt lichtabsorbierend ausgeführt ist.

11. Optische Signaleinrichtung nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die eine LED-Lichtquelle (2) oder die mehreren LED-Lichtquellen (2’) mit ihrer thermisch gut leitenden Platine (3"') auf der Vorderseite der Stirnwand (4”') des Gehäuses mit einer schwarzmatten lichtabsorbierenden Vergussmasse dicht eingegossen sind.

12. Optische Signaleinrichtung nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Lastbauteil (9) in einem Gehäuseteil (1b) gelagert und durch eine Feder (14) an seine Anlagefläche im anderen Gehäuseteil (1a) gedrückt wird.

13. Optische Signaleinrichtung nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Lastbauteil (9) an einer Zwischenwand im Hohlraum (7), im oberen Bereich der Stirnwand (8) bzw. Blende (8) oder an einer anderen Stelle befestigt ist, die keine Sonneneinstrahlung aufweist.

14. Optische Signaleinrichtung nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass durch ein Stück Isoliermaterial, insbesonders eine Pressstoffdichtung zwischen einem Gehäuseteil mit der LED-Lichtquelle und dem Gehäuseteil mit dem 1 4 AT505 154B1 Lastbauteil, der Wärmeausgleich im Gehäuse unterbunden wird. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen