CN102812507A - 光学指示部件和指示设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光学指示部件和一种其中安装指示部件的指示设备。所述的指示尤其可涉及可变交通信号指示牌。它包括管状的外壳(12)，外壳(12)内可装设透镜(22、25)和光阑(24)。从光源(19)出发的光经过射出面(26)射出，因此在与其他指示部件配合作用的情况下产生能发光的交通信号。按本发明规定，光源(19)和光学元件(22、24、25)设在水平定向的外壳(12)内不同的高度上。在这里，光学轴线可以水平延伸，或光学元件(22、24、25)可以处于沿光束方向向下倾斜的主轴线上(未表示)。在这两种情况下均能有利地达到，使从斜上方侵入的太阳光仅少量落在LED(19)上，由此可以使假像光的现象最小化。

Description

光学指示部件和指示设备

本发明涉及一种光学指示部件，它尤其适用于能发光的可变交通信号指示牌或指示板。它包括基本上管状的外壳，在装入位置外壳至少基本上沿水平的方向延伸。外壳的延伸方向理解为由管状外壳的纵向长度给定的方向。外壳在进口端设有光源的安装座，其中尤其可以装入LED。用于从光源发出光的出口区处于出口端。因此，出口区允许从光源射出的光能离开外壳。这例如可以通过外壳孔保证，该外壳孔优选地通过外壳上透明的壁的部分构成。只要用于从光源射出的光，如在这里涉及应使光学指示部件发光的有用光，则也可以由透镜构成的所述壁的部分必须是透明的。此外，在安装座与出口区之间的光路内，设至少一个光学元件。在最广泛的意义上，作为光学元件应指所有影响指示部件光学特性的元件。这尤其可通过透镜或光阑实现，其中光阑优选地有一个可透过光光束的孔。

例如由EP 1593109B1和由EP 930600A1已知前言所述类型的光学指示部件。这些可装入指示设备，如可变交通信号指示牌中的光学指示部件包括管状外壳，其中可以卡夹一个LED作为光源。在LED的光路内首先是一个聚光透镜，它聚焦从LED射出的光，以及光阑处于焦点内，它可设计为外壳总体的组成部分。光束成形透镜(亦称“光束整形透镜”)处于外壳的出口端。光束成形透镜例如可理解为一种聚光透镜，借助它确定LED射出光的发射特性，也就是说，它使从指示部件出发的光束可以说成形。在这方面应顾及针对可变交通信号指示牌的一些规定，它们例如按标准DINEN12966-1，对于光色、亮度、亮度比、射出宽度和均匀度等方面加以规定。

管状外壳设计为不透水的，它装入指示设备内为显示交通信号所需要的装置中。指示设备例如由一块包括适用于指示部件的安装孔的板组成。在安装孔内插入指示部件并以恰当的方式固定。

LED作为光源是众所周知的。尤其还有设计为SMD(表面贴装器件)的LED，它们可例如安装在弹性的电路载体上。这种已预装在弹性电路载体条带上的LED，例如由LM-Electronic e.K.公司提供，例如可以由版本10.01的产品“Power3”数据页获知。

应当满足这些要求，由此能可靠地读出可变的交通信号。此外出现一种称为假像光(phantom light；亦称“幻象之光”)的现象。假像光发生在尤其太阳初升或低落时，阳光通过指示部件的射出镜片落入其内部，以及尤其通过在光源上反射，以足够的份额经过指示部件的光束成形透镜重新射出时，从而给观察者形成错误的印象，以为涉及的指示部件正在发光。其结果是可能导致误判可变的交通信号或不再能读出，所以上述情况必须避免。因此必须抑制形成假像光的现象，或至少保证不出现其强度超过在观察可变的交通信号时会导致误判的光强的假像光。

减小或抑制形成假像光的措施，例如是在光射出的镜片上方的外部遮蔽装置，在指示部件外壳内部的光阑以及外壳内部的光吸收层。

本发明的目的在于，提供一种光学指示部件或一种用于安装这种光学指示部件的设备，指示部件能经济地生产以及可以比较有效地抑制假像光的现象。

按本发明此目的通过前言所述的指示部件采取下述措施达到：为光源所设的安装座与一个或(当采用多个时)一些光学元件互相配置为，在它们之间分别造成高度错移。这种高度错移可相对于外壳水平方向确定。人们例如可以设想一条外壳中心线，通过确定光学元件的各中心点，例如重心，以及确定中心点相对于所设想的外壳轴线的位置，可确定垂直于水平线的高度错移h。对于对称于中心的光学元件而言，其重心位于光学元件的光轴上。

按本发明一种有利的设计，安装在安装座内的光源以及至少一个光学元件的光学轴线互相水平延伸。因此根据各自光学轴线彼此的距离得出高度错移。在这里，安装在安装座内的光源以及至少一个光学元件，优选地多个光学元件的阶梯形配置是有利的。安装在安装座内光源的光学轴线处于最高位置，在射出的光的光路内随后的光学元件的光学轴线处于略低的位置，以及下一个光学元件的光学轴线处于再低一些的位置，直至光离开外壳。然而各个光学元件在这里也可以与之无关地例如将其光学轴线准确设置在外壳中心线上。要装入的光源的布置通过规定用于它们的安装座确定。也可以为其他光学元件设置适用的安装座，它们能可靠地固定在期望的装入位置。尤其还可以将光阑设计为外壳整体的组成部分，从而没有必要装入附加的用于光阑的光学元件。

有利的是，在相邻光学元件和/或要安装在安装座内的光源(在本实施例中是指光源以及与光源相邻的光学元件)之间各自的高度错移为外壳长度的0.5至2％。在本例中，外壳的长度应理解为，在装入安装座内的光源与处于光源光路内最后的镜片之间进行计量的长度。在一般结构形式的外壳中，这一长度与在外部测量的外壳长度本身基本一致。若外壳长度和以所说明方式的高度错移按此比值，则带来的优点是，一方面错移量如此小，以致从光源到沿光路处于最后位置的光学元件仍然可以产生无干扰的光路。另一方面，此错移量却导致光源与外壳光学轴线足够高的比值，使从斜上方侵入的有可能造成假像光的阳光，不能或只有较小的部分能命中LED或光源。由此也避免会导致LED发光的光学印象的反射。

与之不同，抬高光源的位置也可以这样达到，亦即令安装在安装座内的光源和至少一个光学元件的光学轴线，朝外壳出口端看，向下倾斜地延伸。在这种情况下如已说明的那样可以附加地提供高度错移。特别优选的是，安装在安装座内的光源以及至少一个光学元件(优选地多个光学元件)的光学轴线可以处于一条公共的主轴线上。因此有利地也可以在各个光学元件与光源之间没有高度错移，而光源在外壳内可以设在较高的位置(亦即有高度错移)。此时发射光的光路受到的干扰，比光学元件的光学轴线彼此间隔时的小。由此可有利地使光通过外壳时的损失最小。此外，光学轴线的斜度符合在可变交通信号指示牌中从指示部件射出的光应略向下定向的状况，为的是使在安装的可变交通信号指示牌下面驶过的汽车，直至驶过前不久仍能识别此可变的交通信号。特别有利的是，光学轴线相对于水平线的斜度在2°与5°之间，优选地约为3.5°，从而找到一种妥协办法，一方面抑制或至少明显地难以形成假像光，而另一方面可变的交通信号从足够远的距离已经能够和在足够近的地方仍能读出。

作为光学元件可有利地使用至少一个在安装座发射区内、亦即在装入安装座内的光源将聚光透镜照明的区域内的聚光透镜，以及一个光阑。光阑设在聚光透镜背对安装座的焦点内，亦即与安装的光源相对。通过光阑处于聚光透镜的焦点内，孔可以设计得比较小，以及从光源射出的光，只要它被聚光透镜聚束，就能完全通过光阑。当然，从外部进入的光，尤其太阳低落时的阳光，只能在光阑孔的区域内通过光阑，并因而只有一小部分这种光才前进到光源。以此方式有利地使假像光的形成最轻微。

此外有利的是，在出口区内设光束成形透镜。它同样可以相对于外壳中心线有高度错移或倾斜。当然光束成形透镜也可以设在外壳中心以及它的光学轴线准确地水平定向。由此可有利地在出口区通过光束成形透镜可靠地封闭外壳。可通过光束成形透镜的结构影响所需要的发射特性。尤其有利的是，光束成形透镜设计为像散性的，所以光束成形透镜非旋转对称结构。由此可沿水平和垂直方向例如产生不同的张角。要发出的光信号以此方式可以与可变交通信号指示牌的有关要求相适应。

本发明的一种特殊的实施形式在于，在外壳上设固定装置，该固定装置只能在一个垂直于外壳延伸的平面内测取的唯一一个角向位置装入。由此有利地可以例如在可变交通信号指示牌中实现所谓防转动和位置稳定地安装指示部件。这是需要的，因为通过高度错移或倾斜光学轴线造成的作用，只有在外壳正确的装入位置下才能生效。为此例如在应构成可变交通信号指示牌的指示板内必须设置适用的安装座，指示部件可以通过固定装置在安装座内安装在规定的位置上。防止转动地装配对于像散性透镜也是有利的，由此保证透镜期望的发射特性。为了安装像散性透镜，也可以采用固定在规定的角向位置的固定装置。

此外有利的是，构成光源的LED设计为SMD(表面贴装器件)，以及为了触点接通安装在弹性的印刷电路板上。以此方式也可以方便地实现安装多个LED，因为它们已经安装在弹性的印刷电路板上，以及通过印刷电路板可能的变形，可以用少的装配费用装入外壳内的各个安装座中。尤其是，弹性的印刷电路板设计为LED在其上彼此成行的窄条。

此外，前言所述的目的还通过一种指示设备达到，例如能发光的可变交通信号指示牌或指示板，其中防止转动地安装多个如上文详细说明的指示部件。以此方式，按本发明的指示部件可有利地组合成此指示设备，以及可以顾及例如对要显示的可变交通信号指示牌提出的要求。

下面借助附图说明本发明的其他详情。附图中相同或相应的构件采用同样的标记，以及只在一定程度上多次说明，以解释各附图之间的差别。附图中：

图1表示按本发明具有阶梯式光学轴线的指示部件的一种实施例示意剖面，它装入按本发明一种实施例的指示设备中；

图2表示图1中的剖面Ⅱ-Ⅱ，其中可看出用于位置正确地装配指示部件的装置；

图3和4表示保证位置正确地装配可选用的构件俯视图；以及

图5和6表示按本发明具有倾斜的光学轴线的指示部件实施例的示意剖面。

指示部件11有一个外壳12，它基本上是圆柱形结构。外壳12将出口端13插入形式上为指示板的指示设备14内。为此指示设备14有适用的孔。外壳12制有凸缘15，它保证外壳12沿轴向处于规定的位置。此外，在外壳外部制有一个肋16，它与指示设备孔内相应的没有详细表示的槽对应。由此也可以准确规定外壳12在指示设备14内的角向位置，如可由图2看出的那样。

在图3和4中表示构件可选用的不同设计，以确保外壳12在指示设备14内处于规定的角向位置。在图3中外壳例如有正方形横截面，它至少在出口端的一个角斜切。在指示设备14内设一个相应的安装孔，所以外壳12只能有一个装入位置。由图4可以看出，取代外壳按图3的切角17或按图2的肋16，也可以使用壁增厚18，它导致外壳12至少在出口端区域内的水滴状外轮廓。由此也保证外壳以规定角度的装入位置。

由图1还可看出，作为光源使用设计为SMD的LED19。LED安装在弹性的长带状电路载体20上。没有表示存在的另一些LED，以及它们与其他外壳(同样没有表示)连接。在外壳12内设LED19的安装座21。从LED19射出的光在图中没有详细表示的光路通过聚光透镜22延伸，后者使LED19的光聚束。光阑24的孔23处于聚光透镜22背对LED19的焦点内，穿过光阑24的光通过形成光出口区26的光束成形透镜25，光以一个恰当的角度范围射出。

此外由图1可以看出，LED19、聚光透镜22、光阑24和光束成形透镜25的光学轴线总是水平延伸。但在这些轴线之间分别规定一个阶梯形高度错移h，其中，LED19处于最高位置，以及光束成形透镜25处于最低位置。在LED19与聚光透镜22之间的高度错移h1为0.23mm，在聚光透镜22与光阑23之间的高度错移h2为0.4mm，以及在光阑24与光束成形透镜25之间的高度错移h3为0.56mm。分别从光束成形透镜25和LED19中心点出发计量的外壳长度为40mm。在此结构中各光学元件之间各自的高度错移h，促使通过光学元件的光路略向下倾斜。这与在外壳出口区26内期望的发射特性相适应。

图5表示指示部件的另一种设计。在此指示部件中包括LED19、聚光透镜22和光阑24，它们的光学轴线处于公共的主轴线27上，该主轴线27相对于水平定向的外壳11中心线28倾斜一个角度γ。由图中表示的光路29可以看出，该光路29同样向下倾斜一个角度γ。

与其他光学元件不同，光束成形透镜25定位在外壳的中心线28上，所以它的光学轴线与中心线28一致。光束成形透镜25导致从LED19以角度γ向下倾斜地射出的光以一个α>0°的角度射出，在这里，角度α决定，例如从一辆在指示部件下面行驶的汽车在指示部件前什么距离范围内能见到从LED19发射的光。

此外，在图5中用虚线举例表示两条太阳光线30。可以看出，它们或在孔23之外投影在光阑24上，或当太阳光线通过孔23落入时，被聚光透镜22的固定板31拦截。在外壳(按图1、5和6的外壳11)内部，可以不仅在光阑24上，而且在固定板31上以及在外壳12的内壁上，施加图中没有详细表示的吸收层，由此吸收太阳光线。其结果是使侵入的太阳光线难以到达LED19。

按图6的指示部件与图5中指示部件的区别在于，也将光束成形透镜25设置在主轴线27上。通过倾斜角度γ，使光束成形透镜有些移入外壳12内，所以也可以借助遮挡32防止射入太阳光线，遮挡32安置在外壳12出口端13的上部。因此在按图6的指示部件中也可以取消光阑。

Claims (12)

1.一种光学指示部件，适用于能发光的可变交通信号指示牌或指示板，包括基本上管状的外壳(12)，该外壳(12)至少基本上沿水平的方向延伸，以及它

·在进口端配备有用于光源尤其LED(19)的安装座(21)，

·在出口端配备有用于从光源发出的光的出口区(26)，以及

·在安装座(21)与出口区(26)之间的光路内，配备有至少一个光学元件(22、24、25)，尤其透镜(22、25)或光阑(24)，

其特征为：所述安装座(21)与该光学元件(22、24、25)或这些光学元件(22、24、25)互相配置为，分别在它们之间形成高度错移h。

2.按照权利要求1所述的指示部件，其特征为，安装在安装座(21)内的光源以及至少一个光学元件(22、24、25)的光学轴线水平延伸。

3.按照权利要求2所述的指示部件，其特征为，在相邻光学元件(22、24、25)和/或安装在安装座(21)内的光源之间各自的高度错移为外壳长度的0.5至2％。

4.按照权利要求1所述的指示部件，其特征为，安装在安装座(21)内的光源和至少一个光学元件的光学轴线，朝外壳(12)出口端看，向下倾斜地延伸。

5.按照权利要求4所述的指示部件，其特征为，所述光学轴线相对于水平线的斜度在2°与5°之间，优选地约为3.5°。

6.按照权利要求4或5所述的指示部件，其特征为，安装在安装座(21)内的光源以及至少一个光学元件的光学轴线处于一公共的主轴线(27)上。

7.按照上述权利要求之一所述的指示部件，其特征为，所述光学元件包括

·在安装座(21)射出区域内的聚光透镜，以及

·处于聚光透镜(22)背对安装座(21)的焦点内的光阑(24)。

8.按照上述权利要求之一所述的指示部件，其特征为，在出口区(26)内设光束成形透镜(25)。

9.按照权利要求8所述的指示部件，其特征为，光束成形透镜(25)设计为像散透镜。

10.按照上述权利要求之一所述的指示部件，其特征为，在外壳(12)上设固定装置(15、16)，该固定装置按照在一个垂直于外壳延伸的平面内测取的唯一一个角向位置安装。

11.按照上述权利要求之一所述的指示部件，其特征为，所述LED(19)设计为SMD，以及为了触点接通安装在弹性的电路载体(20)上。

12.一种指示设备，尤其能发光的可变交通信号指示牌或指示板，其特征为：其中防止转动地安装多个按照上述权利要求之一所述的指示部件。

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