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Die
Erfindung betrifft ein Schild gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Schilder,
bei denen die Frontplatte Masken aufweist, die den Lichtdurchtritt
steuern, sind seit langem bekannt. Mit den Masken werden entweder Symbole
festgelegt, oder die Masken lassen Öffnungen in einem bestimmten
Muster frei, die dahinter angeordneten Lichtquellen, beispielsweise
LEDs, den Lichtdurchtritt ermöglichen. Derartige Masken
sollen insofern einen präzisen Lichtaustritt mit geringer Blendneigung
ermöglichen.
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Eine
Lösung, die demgegenüber verbessert ist, ist aus
der
DE 103 05 634
A1 ersichtlich. Bei dieser Lösung sind LEDs von
einer zusätzlichen Lochmaske abgestützt. Diese
Lochmaske ist hinter der transparenten Scheibe angeordnet, und deutlich
von dieser beabstandet, damit besondere optische Wirkungen erzielt
werden. So soll die Wirkung von Sonnenlicht, das auf einer glatten
Chip-Oberfläche spiegeln könnte, unterbunden werden,
wobei davon ausgegangen wird, dass das Sonnenlicht schräg
von oben einfällt, der Lichtaustritt der LED aber schräg nach
unten oder gerade erfolgen sollte. Die Öffnungen in der
Maskenplatte, die vor der Scheibe angeordnet ist, sind bei dieser
Lösung deutlich größer als die Öffnungen
in der Lochmaske, die dem Durchmesser der LEDs entsprechen.
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Diese
Lösung ist zwar im Grunde für kleinere Schilder
gut geeignet. Bei größeren Schildern ist sie jedoch
nicht ganz befriedigend. Gerade sehr helle LEDs, deren Verwendung
angestrebt wird, haben eine erhebliche Wärmeabgabe, wobei
durch die Sonneneinstrahlung das Verkehrsschild erwärmt
wird. Durch die Wärmeabgabe erwärmt sich auch
die Lochmaske, die sich dementsprechend ausdehnt. Dies führt
zur Ausrichtung- und Parallaxenfehlern zwischen den Öffnungen,
so dass die an sich technisch möglich exakte Festlegung
der optischen Achse hierdurch untergraben wird.
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Dies
gilt im besonderen Masse für Schilder, die nachts ausgeschaltet
sind und dann abkühlen. Zwar könnte man die Lochmaske
auf dem ”Warmzustand” dimensionieren. Dies führt
jedoch dann zu optischen Fehlern, wenn die Lochmaske noch nicht
erwärmt ist, also beispielsweise durchaus in den ersten Stunden
nach dem Einschalten des Schildes, und gerade bei kalter Witterung,
da dann der Temperaturgradient innerhalb des Schildes besonders
hoch ist.
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Ferner
ist es bereits vorgeschlagen worden, separate Platten mit Löchern
vorzusehen, die sich vor und hinter einer Scheibe erstrecken. Wenn
die LEDs bei der hinteren Lochplatte angeordnet sind, erwärmt
sich diese, so dass der vorstehend genannte nachteilige Effekt in
gleicher Weise auftritt.
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Daher
liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Schild gemäß Oberbegriff
von Anspruch 1 zu schaffen, das hinsichtlich der Langzeitstabilität und
auch bei unterschiedlichen Witterungsbedingungen eine bessere und
störungsfreie Lichtabgabe ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß ist
es vorgesehen, dass die beiden Masken miteinander übereinstimmen
und auf den beiden Seiten der Scheibe angebracht sind. Die Übereinstimmung
muss hierbei nicht eine Identität bedeuten, sondern eine
für die Lichtabgabe optimierte Form, die blendfrei und
unter möglichst weitgehender Ausschaltung von Reflexionen
des etwaigen einfallenden Sonnenlichts eine Lichtabgabe schräg
nach unten oder gerade ermöglicht, auch wenn die beiden
Masken nicht so stark beabstandet sind, wie dies aus der
DE 103 06 631 A1 ersichtlich ist.
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Besonders
günstig ist es hierbei, dass die beiden Masken über
die Scheibe zueinander im thermischen Kontakt sind. Sie können
als dünne Körper ausgebildet sein, deren Stärke
beispielsweise weniger als 1/3, bevorzugt weniger als 1/10 der Stärke
der Scheibe, und insbesondere noch weniger beträgt und
die miteinander übereinstimmend je sich flach an die Scheibe
anschmiegend an diese angebracht sind. Sie können auch
in bevorzugterweise als Folien ausgebildet sein, die auf die auf
Scheibe aufgeklebt oder sogar aufgedampft sind.
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Durch
die je flache und kompakte Ausgestaltung der Scheibe mit beispielsweise
aufgedampften Masken entsteht ein kompakter und preisgünstig
herstellbarer Körper, der auch das Anhaften von Unreinigungen
erschwert, die beispielsweise bei dem zusätzlichen Anbringen
von Rippen oder dergleichen nachteilig sind. Die erfindungsgemäße
Mehrschichtscheibe lässt sich auch ausgesprochen leicht
reinigen, beispielsweise abwischen oder auch mit einem Wasserschlauch
abspritzen.
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Bevorzugt
ist der Wärmeausdehnungskoeffizient der Folie oder der
sonstigen Masken je gleich wie derjenige der Scheibe. Dies erlaubt
es auch, bei extremen Temperaturunterschieden keine Verzerrungen
der optischen Achsen zu riskieren, und auch, dass sich die Folien
nicht von der Scheibe ablösen. Das erfindungsgemäße
Schild ist daher ausgesprochen langlebig und fällt durch
besondere optische Treue auch bei langem Betrieb auf.
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Es
versteht sich, dass die Raster bei den Masken bevorzugt gleich sind.
Die vordere Maske kann gegenüber der hinteren Maske leicht
abgesenkt sein, um einen Lichtaustritt etwas schräg nach
unten zu erleichtern. Die Öffnungen der Masken können auch
minimal größer sein, wie es auch in der
DE 103 05 631 A1 angedeutet
ist, jedoch im Wesentlich geringeren Maße, um dem Lichtaustrittwinkel
des LED-Chips sinngemäß Rechnung zu tragen.
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Insofern
ist es günstig, wenn die Öffnungen beider Masken
zueinander formäquivalent sind. In modifizierter Ausgestaltung
ist es vorgesehen, dass die vordere Öffnung je kleiner
als die hintere Öffnung ist, um eine noch bessere Blendsicherung
zu gewährleisten.
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Erfindungsgemäß besonders
günstig ist es, wenn die Scheibe zusätzlich mit
einem Führungselement verbunden ist, das die LEDs als Lichtquellen führen.
Hierdurch wird im Grunde eine ”umgekehrte Führung” erreicht.
Der Abstand der LEDs wird so ebenfalls indirekt durch die Scheibe
und damit durch die Maskenöffnungen festgelegt. Bei entsprechender,
der Printplatte beabstandeten Montage der LEDs und eher länglichen
Anschlussdrähten geben diese nach, so dass nicht die Printplatte
den Abstand der LEDs festlegt, sondern die Scheibe und damit die Masken.
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Alternativ
ist es auch möglich, die Printplatte aufzuteilen und mehrere
kleine Printplatten je separat führen zu lassen, was es
ermöglicht, auch mit kurzen Anschlussdrähten zu
arbeiten.
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Die
LEDs sind bevorzugt in den Führungselementen aufgenommen
oder in sonstiger geeignete Weise geführt. Es versteht
sich, dass anstelle von LEDs auch andere geeignete Lichtquellen,
wie beispielsweise Laserdioden oder sogar Glühlampen eingesetzt
werden können, wobei aus Kostengründen eine möglichst
preisgünstige Art der Lichtquelle im Verhältnis
zur Lichtabgabe angestrebt ist. Preisgünstig soll hier
auch die Wartungskosten mit einbeziehen.
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Die Öffnungen
in den Masken müssen keineswegs kreisrund sein. Sie können
auch elliptisch oder kreisabschnittsförmig ausgebildet
sein, wobei es bevorzugt ist, die Kante des Kreises je oben vorzusehen,
so dass die blendende Lichtabgabe in exakt horizontaler Richtung
unterbunden oder eingeschränkt wird.
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Weitere
Vorteile, Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es
zeigen:
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1 eine
schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Schilds;
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2 eine
schematische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Schilds;
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3 eine
schematische Ansicht des Musters einer Maske für eine weitere
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Schilds;
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4 ein
Schnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Schilds; und
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5 eine
vergrößerte Ansicht eines Details eines erfindungsgemäßen
Schilds, unter Darstellung einer LED, eines Teils der Scheibe und
der Masken.
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Gemäß der
Darstellung in 1 weist ein Schild 10 eine
Frontplatte 12 auf, die ihrerseits eine Scheibe 14 aufweist.
Die Scheibe 14 ist von einer vorderen Maske 16 abgedeckt,
die Aussparungen oder Öffnungen, beispielsweise die Öffnungen 18 aufweist.
Die Öffnungen sind in einem regelmäßigen Raster
angeordnet und erstrecken sich in der dargestellten Ausführungsform über
die gesamte Vorderseite der Frontplatte 12.
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Die
Frontplatte 12 wird von einem Rahmen 20 des Schilds
getragen und bildet mit diesem zusammen einen flüssigkeitsdichten
Hohlkörper. In dem Hohlkörper sind Lichtquellen
aufgenommen, wie es sich aus der nachstehenden Erläuterung
ergibt.
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Die
in 1 und schematisch auch in 2 dargestellte
Frontplatte 12 weist neben der Maske 16 auf ihrer
Rückseite eine gleichartige Maske auf, wie es beispielsweise
aus 5 ersichtlich ist. Die Masken sind bevorzugt als
Schwarzfolien ausgebildet, die die Öffnungen 18 belassen.
Derartige Folien können auch durch Aufdampfen oder Drucken
oder in beliebiger geeigneter Weise aufgebracht werden, beispielsweise
auch in einer Rapid-Prototyping-Technik. Anstelle des Belassens
der Öffnungen 18 können auch an dieser
Stelle durchsichtige oder durchscheinende Bereiche zusätzlich
aufgebracht sein. Die Dicke der Maske ist ausgesprochen gering gewählt
und beträgt beispielsweise 10 bis 50 Mikrometer, oder sogar
weniger, wobei die Dicke möglichst gering gewählt
wird, ohne die Dauerhaltbarkeit und Intransparenz zu beeinträchtigen.
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Hinter
jeder der Öffnungen 18 erstreckt sich eine Lichtquelle,
beispielsweise eine LED. Es ergibt sich insofern eine Matrix von
LEDs, die je getrennt angesteuert werden können, um ein
Symbol zu signalisieren.
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Wie
aus 2 ferner ersichtlich ist, beträgt der
Durchmesser der Öffnungen 18 deutlich weniger als
der Abstand 22 zwischen diesen. Im Beispielsfall beträgt
der Durchmesser der Öffnungen 18 5 mm, und das
Rastermass der Öffnungen 18 20 mm, so dass der
Abstand 22 zwischen einander benachbarten Öffnungen
sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung 15 mm beträgt.
Es versteht sich, dass diese Maße in weiten Bereich an
die Erfordernisse anpassbar sind.
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Die
erfindungsgemäße Ausgestaltung der Frontplatte 12 gestattet
es auch, randnah zu arbeiten, also die Öffnungen 18 in
der Maske 16 auch unmittelbar angrenzend an den Rahmen 20 vorzusehen.
Auch wenn im vorliegenden Fall ein quadratisches Panel oder Schildelement
dargestellt ist, das kreisrunde Öffnungen 18 aufweist,
versteht es sich, dass beliebige andere geometrische Formen ohne Weiteres
ebenso realisierbar sind, wobei eine quadratische Form den Vorteil
hat, modular, also zur Bereitstellung eines insgesamt größeren
Schildes eingesetzt werden können.
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Das
erfindungsgemäße Schild 10 kann flüssigkeitsdicht
sein oder ist zumindest spritzwassergeschützt. Durch den
geschlossenen Aufbau, der auch die thermische Ausdehnung berücksichtigt,
ist es möglich, in Kombination mit einem vergossenen Transformator
eine hohe Schutzklasse, wie beispielsweise Schutzklasse II oder
III, zu realisieren.
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Eine
weitere Möglichkeit der Anordnung von Öffnungen 18 in
der Maske 16 ist aus 3 ersichtlich.
Dort ist die die Maske 16 bildende Folie mit Öffnungen 18 versehen,
die in Zusammenschau ein Geschwindigkeitsbegrenzungsschild mit einer
aufgenommenen 40 zeigen. Dieses Schild ist so ausgelegt, dass alle
LEDs für die Hinterleuchtung der Öffnungen 18 gleichzeitig
eingeschaltet und ausgeschaltet werden können.
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In
diesem Beispielsfall ist der Abstand zwischen Abstand 22 zwischen
einzelnen Öffnungen 18 deutlich geringer, wobei
teilweise auch einige Überlappungen der Öffnungen
miteinander realisiert sind, was dazu führt, dass die zugehörigen
LEDs aneinander anliegen.
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Aus 4 ist
ersichtlich, in welcher Weise ein Schild 10 innen aufgebaut
ist. Der Rahmen 20 nimmt die Frontplatte 12 auf,
die aus der Scheibe 14, der Maske 16 und Maske 24 besteht.
Die Masken 16 und 24 sind passend zueinander ausgebildet
und durch Drucken auf die transparente Scheibe 14 herstellt.
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Durch
das Bedrucken ist sicher gestellt, dass die Scheibe 14 fest
mit den Masken 16 und 24 verbunden ist und auch
das gleiche Temperaturniveau hat.
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Anstelle
dessen können aber auch Folien für die Masken 16 und 24 verwendet
werden, die dann aufgeklebt sind und transparente Bereiche für
die Realisierung der Öffnungen 18 belassen. Derartige
Folien sind zweckmäßig aufgeklebt und haben bevorzugt
den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizient wie die Scheibe 14.
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Erfindungsgemäß besonders
günstig ist es, wenn unmittelbar anschließend
an die Maske 24 eine Führungsvorrichtung 26 vorgesehen
ist, die thermisch und formschlüssig mit der Maske 24 und
damit der Scheibe 14 verbunden ist.
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Die
Führungsvorrichtung 26 legt die exakte Position
von LEDs 28 fest, die je in Ausnehmungen 30 in
die Führungsvorrichtung 26 eingesteckt sind.
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Die
LEDs 28 sind über Anschlussdrähte 32 mit
einer Printplatte 34 verbunden. Die Anschlussdrähte 32 sind
im gewissen Maße biegsam, so dass die exakte Position jeder
LED 28 durch die Ausnehmung 30 in der Führungsvorrichtung 26 und
nicht durch Printplatte festgelegt ist. Hierdurch erfolgt eine ”Mitführung” der
LEDs bei Ausdehnung der Scheibe 14, wie sie durch die Erwärmung
der LEDs erfolgen kann. Durch das großflächige
Anliegen erwärmt sich die Führungsvorrichtung 26 im
Wesentlichen auf die gleiche Temperatur wie die Scheibe 14,
wobei es sich versteht, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient auch
der Führungsvorrichtung 26 bevorzugt an denjenigen
der Scheibe 14 angepasst ist.
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Aus 5 ist
der Teilaufbau eines erfindungsgemäßen Schilds
ersichtlich. Gleiche Bezugszeichen weisen hier wie auch in den weiteren
Figuren auf gleiche Teile hin. Es ist ersichtlich, dass der Lichtaustrittwinkel
im Wesentlichen durch den Abstand zwischen der Lichtquelle der LED 28 und
der Öffnung 18 in der Maske 16 bestimmt
wird. Jedoch ist die Kontrastwirkung und Fremdlichtunempfindlichkeit deutlich
höher, wenn die Maske 24, wie es erfindungsgemäß vorgesehen
ist, eingesetzt wird. Thermische Fehler entstehen aus den bekannten
Gründen dennoch nicht, wobei aus 5 ersichtlich
ist, dass es unschädlich ist, wenn ein kleiner Spalt zwischen
dem Führungselement 26 und der Maske 24 verbleibt.
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Es
ist ersichtlich, dass bei dieser Ausführungsform die LED
das Führungselement 26 nicht überragt,
sondern im Wesentlichen bündig mit dem Führungselement 26 vorne
abschließt. Hierdurch besteht auch ein geringer Abstand
zwischen der LED und der Scheibe 14, der ein zu starkes
punktuelles Erhitzen der Scheibe 14 verhindert.
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In
an sich bekannter Weise dienen die Anschlussdrähte 32 gepaart
mit der Printplatte 34 zusätzlich der Wärmeabfuhr
für den heißen LED-Chip.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10305634
A1 [0003]
- - DE 10306631 A1 [0009]
- - DE 10305631 A1 [0013]