DE10115814B4 - Lamp for traffic facilities - Google Patents

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Abstract

Leuchte für Verkehrseinrichtungen mit einer Lichtquelle, der zum Erzeugen eines Lichtstrahls (16) in Strahlrichtung eine Linsenoptik (15) nachgeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß – die Lichtquelle ein von einzelnen Lumineszenzdiodenchips (1, 6) gebildetes Lumineszenzdiodenfeld umfaßt, und – die Lumineszenzdiodenchips (1, 6) von einer Auswahleinrichtung (17) gesteuert einen Leuchtbereich bilden, durch dessen Ort und Ausdehnung die Richtung und Strahldivergenz des Lichtstrahls (16) einstellbar ist, wobei die Lumineszenzdiodenchips (1, 6) des Lumineszenzdiodenfelds in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.Luminaire for traffic facilities with a light source, which is arranged downstream of a lens optics (15) for generating a light beam (16), characterized in that - the light source comprises a luminescence diode array formed by individual luminescence diode chips (1, 6), and - the luminescence diode chips ( 1, 6) controlled by a selection device (17) form a luminous area, by whose location and extent the direction and beam divergence of the light beam (16) is adjustable, wherein the LED chips (1, 6) of the LED array are arranged in a common plane.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchte für Verkehrseinrichtungen mit einer Lichtquelle, der zum Erzeugen eines Lichtstrahls in Strahlrichtung eine Linsenoptik nachgeordnet ist.The invention relates to a luminaire for traffic facilities with a light source, which is arranged downstream of a lens optics for generating a light beam in the beam direction.

Derartige Leuchten für Verkehrseinrichtungen sind beispielsweise Signallampen für Schienenfahrzeuge oder Ampelleuchten oder Scheinwerfer für Straßenfahrzeuge.Such lights for traffic facilities are, for example, signal lamps for rail vehicles or traffic lights or headlights for road vehicles.

Die Linsenoptik bewirkt, daß die Leuchte eine sehr hohe Lichtstärke aufweist. Bei Signallampen für Schienenfahrzeuge ist die Lichtstärke beispielsweise so groß, daß die Leuchte noch in etwa 3 km Entfernung vom ankommenden Zugführer gesehen werden kann.The lens optics causes the lamp has a very high light intensity. For signal lamps for rail vehicles, the light intensity is for example so large that the lamp can still be seen in about 3 km away from the arriving train driver.

Üblicherweise wird die Linsenoptik von einer Sammellinse gebildet, in deren Brennpunkt sich eine Glühlampe befindet. Hohe Lichtstärken lassen sich insbesondere dann erzielen, wenn die Glühwendel der Glühlampe exakt in den Brennpunkt der Sammellinse einjustiert ist. Das Einjustieren der Glühwendel in den Brennpunkte der Sammellinse ist jedoch sehr aufwendig und erfolgt im allgemeinen manuell über eine mechanische Stellvorrichtung.Usually, the lens optics is formed by a converging lens, in the focal point of which is a light bulb. High light intensities can be achieved, in particular, when the incandescent filament of the incandescent lamp is precisely adjusted into the focal point of the condenser lens. However, the Einjustieren the filament in the focal points of the converging lens is very expensive and is generally done manually via a mechanical actuator.

Die Druckschrift WO 98/49872 A1 offenbart eine Signallampe für Schienenfahrzeuge, die ein Leuchtdiodenfeld umfasst.The publication WO 98/49872 A1 discloses a signal lamp for rail vehicles comprising a light emitting diode array.

Ferner ist bekannt, die Strahlrichtung von Autoscheinwerfern, beispielsweise durch Verkippen der Linsenoptik, an die jeweilige Verkehrssituation anzupassen.It is also known to adapt the beam direction of car headlights, for example by tilting the lens optics, to the respective traffic situation.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Leuchte für Verkehrseinrichtungen anzugeben, die eine besonders geringe Größe aufweist sowie besonders einfach und wirtschaftlich hergestellt werden kann.Based on this prior art, the present invention seeks to provide a lamp for traffic facilities, which has a particularly small size and can be made particularly simple and economical.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lichtquelle ein von einzelnen Lumineszenzdiodenchips gebildetes Lumineszenzdiodenfeld umfaßt, deren Lumineszenzdioden von einer Auswahlrichtung gesteuert einen Leuchtbereich bilden, durch dessen Ort und Ausdehnung die Richtung und Strahldivergenz des Lichtstrahls einstellbar ist.This object is achieved in that the light source comprises a formed by individual LED chips Lumineszenzdiodenfeld whose light-emitting diodes controlled by a selection direction form a luminous area, by its location and extent the direction and beam divergence of the light beam is adjustable.

Bei der Leuchte gemäß der Erfindung ist die Richtung und die Strahldivergenz des Lichtstrahls auf einfache Weise durch den Ort und die Größe des Leuchtbereichs einstellbar. Der Ort und die Größe des Leuchtbereichs auf dem Lumineszenzdiodenfeld läßt sich seinerseits durch Ansteuern der Lumineszenzdioden des Lumineszenzdiodenfelds festlegen. Bei der Leuchte gemäß der Erfindung sind daher keine mechanischen Stellvorrichtungen für die Einstellung der Richtung und der Strahldivergenz des Lichtstrahls nötig. Die Richtung und Strahldivergenz ist somit auf einfache Weise durch Auswahl der Lumineszenzdioden möglich.In the luminaire according to the invention, the direction and the beam divergence of the light beam are easily adjustable by the location and the size of the luminous area. The location and size of the luminous area on the light-emitting diode array can in turn be determined by driving the light-emitting diodes of the light-emitting diode array. In the luminaire according to the invention therefore no mechanical adjusting devices for the adjustment of the direction and the beam divergence of the light beam are necessary. The direction and beam divergence is thus possible in a simple manner by selecting the light-emitting diodes.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Further advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Nachfolgend wird die Erfindung im einzelnen anhand der beigefügten Zeichnung erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in detail with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine perspektivische Ansicht eines Lumineszenzdiodenfelds 1 a perspective view of a Lumineszenzdiodenfelds

2 eine perspektivische Aufsicht auf das Lumineszenzdiodenfeld aus 1 im gebondeten Zustand; 2 a perspective view of the Lumineszenzdiodenfeld from 1 in the bonded state;

3 eine perspektivische Ansicht eines abgewandelten Lumineszenzdiodenfelds mit quaderförmigen Chips; 3 a perspective view of a modified Lumineszenzdiodenfelds with cuboid chips;

4 einen Querschnitt durch ein weiteres abgewandeltes Lumineszenzdiodenfeld, bei dem die Bonddrähte durch eine Kontaktfolie ersetzt sind; 4 a cross section through another modified LED array, in which the bonding wires are replaced by a contact foil;

5 einen Querschnitt durch ein Lumineszenzdiodenfeld, bei dem jedem Chip eine kugelsegmentförmige Linse nachgeordnet ist; 5 a cross section through a Lumineszenzdiodenfeld, wherein each chip is arranged downstream of a spherical segment lens;

6 einen Querschnitt durch ein abgewandeltes Lumineszenzdiodenfeld, bei dem jedem Chip eine kugelsegmentförmige Linse nachgeordnet ist; 6 a cross section through a modified Lumineszenzdiodenfeld, wherein each chip is arranged downstream of a spherical segment-shaped lens;

7a und b jeweils einen Querschnitt durch eine Leuchte mit einer einzelnen Sammellinse; und 7a and b each a cross-section through a lamp with a single condenser lens; and

8a bis c Querschnitte durch eine Leuchte mit einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Sammellinsen. 8a to c cross sections through a luminaire with a plurality of juxtaposed collecting lenses.

In 1 ist ein von einzelnen Lumineszenzdiodenchips 1 gebildetes Lumineszenzdiodenfeld in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Die einzelnen Lumineszenzdiodenchips 1 sind auf Leiterbahnen 2 angebracht, die auf einer Leiterplatte 3 ausgebildet sind. Durch die Leiterbahnen 2 kann das Lumineszenzdiodenfeld spaltenweise angesteuert werden.In 1 is one of individual LED chips 1 formed Lumineszenzdiodenfeld shown in a perspective view. The individual LED chips 1 are on tracks 2 mounted on a printed circuit board 3 are formed. Through the tracks 2 The LED field can be controlled column by column.

Gemäß 2 können die einzelnen Lumineszenzdiodenchips durch Bonddrähte 4 zeilenweise elektrisch verbunden werden. Die Bonddrähte 4 laufen quer zu der Leiterbahnen 2 und sind an einer Oberseite der Lumineszenzdiodenchips 1 angebracht. Zweckmäßigerweise führen die Bonddrähte 4 zu auf der Leiterplatte 3 ausgebildeten Kontaktstellen 5.According to 2 the individual LED chips can by bonding wires 4 be electrically connected line by line. The bonding wires 4 run across the tracks 2 and are at an upper side of the LED chips 1 appropriate. Appropriately, lead the bonding wires 4 to on the circuit board 3 trained contact points 5 ,

Anstelle der einzelnen Lumineszenzdiodenchips 1 können auch, wie in 3 dargestellt, stabförmige Lumineszenzdiodenchips 6 quer zu den Leiterbahnen 2 angeordnet sein. Auf einer Oberseite der stabförmigen Lumineszenzdiodenchips 6 ist eine Kontaktbahn 7 zur zeilenweisen Ansteuerung vorgesehen. Die Kontaktbahn 7 ist über kurze Bonddrähte 8 mit den Kontaktstellen 5 verbunden. Das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, daß das Bonden der stabförmigen Lumineszenzdiodenchips 6 wesentlich einfacher ist, da nur kurze Bonddrähte 8 an den stabförmigen Lumineszenzdiodenchips 6 und den Kontaktstellen 5 angebracht werden müssen.Instead of the individual LED chips 1 can also, as in 3 shown, rod-shaped LED chips 6 transverse to the tracks 2 be arranged. On an upper side of the rod-shaped LED chips 6 is a contact track 7 intended for line by line control. The contact track 7 is over short bond wires 8th with the contact points 5 connected. This in 3 illustrated embodiment has the advantage that the bonding of the rod-shaped LED chips 6 is much easier, since only short bonding wires 8th on the rod-shaped LED chips 6 and the contact points 5 must be attached.

Es ist auch möglich, auf die Bonddrähte 4 und 8 zu verzichten, indem beispielsweise auf die Lumineszenzdiodenchips 1 eine transparente Kontaktfolie 9 aufgebracht wird, wobei die Kontaktfolie 9 auf ihrer den Lumineszenzdioden 1 zugewandten Seite mit Leiterbahnen 10 versehen ist. Nach dem Aufbringen der Kontaktfolie 9 muß das Lumineszenzdiodenfeld noch mit einer Verguß- oder Spritzmasse 11 gekapselt werden, um die Stabilität der Kontaktfolie 9 zu gewährleisten.It is also possible on the bonding wires 4 and 8th to refrain, for example, by the LED chips 1 a transparent contact foil 9 is applied, wherein the contact foil 9 on their the light emitting diodes 1 facing side with tracks 10 is provided. After application of the contact foil 9 the luminescence diode field must still with a casting or injection molding compound 11 be encapsulated to the stability of the contact foil 9 to ensure.

Zur Verbesserung der Lichtauskopplung und zur Verringerung der Divergenz des abgestrahlten Lichts können auf der Kontaktfolie 9 kleine Linsen 12 oder Noppen ausgebildet sein. Die Linsen 12 haben die Aufgabe, die von den Lumineszenzdiodenchips emittierte Strahlung auf die nachgeordnete Linsenoptik zu konzentrieren.To improve the light extraction and to reduce the divergence of the emitted light on the contact foil 9 small lenses 12 or nubs be formed. The lenses 12 have the task of concentrating the radiation emitted by the LED chips on the downstream lens optics.

Es ist auch denkbar, wie in 6 dargestellt, die Luminenszenzdiodenchips 1 mit einer transparenten Moldmasse oder einem transparenten Giesharz zu umhüllen.It is also conceivable, as in 6 represented, the luminescence diode chips 1 to be covered with a transparent molding compound or a transparent casting resin.

7a zeigt einen Querschnitt durch eine Leuchte 13 mit einem Gehäuse 14, in dem ein von den einzelnen Lumineszenzdiodenchips 1 oder 6 gebildetes Lumineszenzdiodenfeld angeordnet ist. Das Lumineszenzdiodenfeld kann gemäß einer der 1 bis 6 ausgeführt sein. Anstelle der dort dargestellten Lumineszenzdiodenfelder kann auch eine Vielzahl von einzelnen Lumineszenzdiodenchips nebeneinander angeordnet sein. Dadurch wird jedoch die Montage der Leuchte erschwert. 7a shows a cross section through a lamp 13 with a housing 14 in which one of the individual LED chips 1 or 6 formed Lumineszenzdiodenfeld is arranged. The Lumineszenzdiodenfeld can according to one of 1 to 6 be executed. Instead of the luminescence diode arrays shown there, a multiplicity of individual luminescence diode chips can also be arranged next to one another. As a result, however, the mounting of the lamp is difficult.

Dem Lumineszenzdiodenfeld ist in Strahlrichtung eine Sammellinse 15 nachgeordnet, durch die das von den Lumineszenzdiodenchips 1 oder 6 ausgehende Licht zu einem Lichtstrahl 16 gebündelt wird. Das Lumineszenzdiodenfeld muß nicht notwendigerweise im Fokus der Sammellinse angordnet sein. Denn in diesem Fall würde die Leuchte ein besonders inhomogenes Signalbild bieten. Um ein homogenes Signalbild zu gewährleisten, muß das Lumineszenzdiodenfeld vielmehr außerhalb des Fokus der Sammellinse angeordnet sein.The Lumineszenzdiodenfeld is a converging lens in the beam direction 15 downstream, by which of the LED chips 1 or 6 outgoing light to a ray of light 16 is bundled. The LED array does not necessarily have to be angordnet in the focus of the converging lens. Because in this case, the lamp would offer a particularly inhomogeneous signal image. In order to ensure a homogeneous signal image, the luminescence diode field must rather be arranged outside the focus of the converging lens.

Außerdem sind die Leiterbahnen 2 und die Kontaktstellen 5 auf der Leiterplatte 2 an eine Auswahleinrichtung 17 angeschlossen, durch die die Lumineszenzdiodenchips 1 oder 6 einzeln ansteuerbar sind. Dadurch läßt sich in der Brennebene der Sammellinse 15 ein Leuchtfleck bilden, dessen Ort und Ausdehnung die Richtung des Lichtstrahls 16 und dessen Divergenz festlegt. Dieser Sachverhalt ist in 7 b veranschaulicht. Falls nur die unteren Lumineszenzdiodenchips 1 leuchten, ist der Lichtstrahl 16 nach oben gerichtet. Umgekehrt wird der Lichtstrahl 16 nach unten gelenkt, wenn die obere Lumineszenzdiodenchips 1 zum Leuchten gebracht werden.In addition, the tracks 2 and the contact points 5 on the circuit board 2 to a selector 17 connected, through which the LED chips 1 or 6 are individually controllable. This can be in the focal plane of the converging lens 15 form a spot of light, its location and extent the direction of the light beam 16 and its divergence. This situation is in 7 b illustrates. If only the lower LED chips 1 shine, is the beam of light 16 directed upwards. Conversely, the light beam 16 directed down when the upper LED chips 1 be lit up.

In den 8a bis 8c ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Leuchte 13 dargestellt. In diesem Fall ist das Lumineszenzdiodenfeld von mehreren nebeneinander angeordneten Leiterplatte 2 mit darauf aufgebrachten einzelnen Lumineszenzdiodenchips 1 oder 6 gebildet. Vor dem Lumineszenzdiodenfeld befindet sich eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Sammellinsen 15, von denen jede jeweils einer Leiterplatte 3 zugeordnet ist. Über die Auswahleinrichtung 17 sind die einzelnen Lumineszenzdiodenchips 1 oder 6 auf den Leiterplatten 3 einzeln ansteuerbar. Dadurch kann die Richtung und die Divergenz der einzelnen Teilstrahlen 18 unabhängig von der Divergenz und der Richtung der anderen Teilstrahlen 18 eingestellt werden.In the 8a to 8c is another embodiment of the lamp 13 shown. In this case, the Lumineszenzdiodenfeld of several juxtaposed circuit board 2 with individual luminescence diode chips applied thereto 1 or 6 educated. In front of the luminescence diode array is a plurality of juxtaposed collecting lenses 15 , each of which is a printed circuit board 3 assigned. About the selection device 17 are the individual LED chips 1 or 6 on the circuit boards 3 individually controllable. This allows the direction and the divergence of the individual partial beams 18 regardless of the divergence and direction of the other sub-beams 18 be set.

Die Leuchte 13 eignet sich insbesondere für Signalanlagen für Schienenfahrzeuge, bei denen der Lichtstrahl 16 eine möglichst geringe Divergenz aufweisen soll. Ferner eignet sich die Leuchte 13 für Autoscheinwerfer, bei denen die Richtung des Lichtstrahls 16 an die Verkehrssituation angepaßt werden soll.The lamp 13 is particularly suitable for signaling systems for rail vehicles, where the light beam 16 should have the lowest possible divergence. Furthermore, the lamp is suitable 13 for car headlights, where the direction of the light beam 16 adapted to the traffic situation.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
LumineszenzdiodenchipLED chip
22
Leiterbahnconductor path
33
Leiterplattecircuit board
44
Bonddrahtbonding wire
55
Kontaktstellencontact points
66
LumineszenzdiodenchipLED chip
77
Kontaktbahncontact track
88th
Bonddrahtbonding wire
99
KontaktfolieContact sheet
1010
Leiterbahnconductor path
1111
Vergußmassengrouts
1212
Linselens
1313
Leuchtelamp
1414
Gehäusecasing
1515
Sammellinseconverging lens
1616
Lichtstrahlbeam of light
1717
Auswahleinrichtungselector
1818
Teilstrahlpartial beam

Claims (10)

Leuchte für Verkehrseinrichtungen mit einer Lichtquelle, der zum Erzeugen eines Lichtstrahls (16) in Strahlrichtung eine Linsenoptik (15) nachgeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß – die Lichtquelle ein von einzelnen Lumineszenzdiodenchips (1, 6) gebildetes Lumineszenzdiodenfeld umfaßt, und – die Lumineszenzdiodenchips (1, 6) von einer Auswahleinrichtung (17) gesteuert einen Leuchtbereich bilden, durch dessen Ort und Ausdehnung die Richtung und Strahldivergenz des Lichtstrahls (16) einstellbar ist, wobei die Lumineszenzdiodenchips (1, 6) des Lumineszenzdiodenfelds in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.Luminaire for traffic facilities with a light source capable of producing a light beam ( 16 ) in the beam direction lens optics ( 15 ), characterized in that - the light source is a single LED chips ( 1 . 6 ) comprises formed Lumineszenzdiodenfeld, and - the LED chips ( 1 . 6 ) from a selection device ( 17 ) controlled form a luminous area, by its location and extent the direction and beam divergence of the light beam ( 16 ) is adjustable, wherein the LED chips ( 1 . 6 ) of the light-emitting diode array are arranged in a common plane. Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsenoptik ein Kollimator (15) ist.Luminaire according to claim 1, characterized in that the lens optic is a collimator ( 15 ). Leuchte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollimator eine Sammellinse (15) ist.Luminaire according to claim 2, characterized in that the collimator is a convergent lens ( 15 ). Leuchte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollimator mehrere nebeneinander angeordnete Sammellinsen (15) umfaßt.Luminaire according to claim 2, characterized in that the collimator a plurality of juxtaposed collecting lenses ( 15 ). Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Lumineszenzdiodenfeld durch einen Brennpunkt des Kollimators (15) verläuft.Luminaire according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the light-emitting diode array is illuminated by a focal point of the collimator ( 15 ) runs. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lumineszenzdiodenchips (1, 6) des Lumineszenzdiodenfelds von der Auswahleinrichtung (17) einzeln ansteuerbar sind.Luminaire according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the luminescence diode chips ( 1 . 6 ) of the light emitting diode array from the selection device ( 17 ) are individually controllable. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Lumineszenzdiodenfeld stabförmig ausgebildete Chips (6) umfaßt, die quer zu auf einer Leiterplatte (3) ausgebildeten Leiterbahnen (2) angeordnet sind.Luminaire according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the luminescence diode array has bar-shaped chips ( 6 ) transversely to on a printed circuit board ( 3 ) formed tracks ( 2 ) are arranged. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß den Chips (1, 6) jeweils eine Sammellinse (12) nachgeordnet ist.Luminaire according to one of claims 1 to 7, characterized in that the chips ( 1 . 6 ) one collecting lens each ( 12 ) is subordinate. Leuchte nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Chips (1, 6) über eine auf die Chips (1, 6) aufgebrachte Kontaktfolie (9) mit Steuerleitungen elektrisch verbunden sind.Luminaire according to claim 6 or 7, characterized in that the chips ( 1 . 6 ) over one on the chips ( 1 . 6 ) applied contact foil ( 9 ) are electrically connected to control lines. Leuchte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Kontaktfolie (9) zwischen den Chips und den nachgeordneten, kugelsegmentförmigen Sammellinsen (12) angeordnet ist.Luminaire according to claim 9, characterized in that the transparent contact foil ( 9 ) between the chips and the downstream, spherical segment-shaped converging lenses ( 12 ) is arranged.
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