DE102009039704A1

DE102009039704A1 - Lichtsignal

Info

Publication number: DE102009039704A1
Application number: DE102009039704A
Authority: DE
Inventors: Jörg BIRKHOLZ; Rolf Eckl; Uwe Frost; Kay Köster; Zeljko Marincic; Norbert PÖPPLOW
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2009-08-31
Publication date: 2011-03-17
Also published as: RU2012112465A; CN102483212A; US20120162997A1; WO2011023479A1; EP2473776A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lichtsignal mit Halbleiter-Lichtquelle und Optiksystem (6) zur Darstellung von Signalbegriffen, insbesondere bei schienengebundenen Verkehrswegen. Um auf einfache Weise die vorteilhaften Eigenschaften eines Glühfadenlichtsignals, insbesondere bezüglich Strahlaufweitung in horizontaler Richtung (H), zu erreichen, ist vorgesehen, dass die Halbleiter-Lichtquelle als Punktlichtquelle, insbesondere als einzelne LED - lichtemittierende Diode - oder als einzelne HLED - Hochstrom-LED - (3), ausgebildet ist und dass das Optiksystem (6) eine achssymmetrische Zylinderlinse und eine rotationssymmetrische Sammellinse, insbesondere Fresnellinse, aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lichtsignal mit Halbleiter-Lichtquelle und Optiksystem zur Darstellung von Signalbegriffen, insbesondere bei schienengebundenen Verkehrswegen.
Die nachstehenden Erläuterungen beziehen sich im Wesentlichen auf Leuchtzeichen oder Lichtsignale zur Darstellung von Signalbegriffen bei schienengebundenen Verkehrswegen, ohne dass der beanspruchte erfinderische Gegenstand auf diese Anwendung beschränkt sein soll.
Bei dem in 1 schematisch dargestellten Lichtsignal bekannter Bauart wird als Lichtquelle eine Glühfadenwendel 1 einer Glühlampe verwendet. Das Glühfadenlichtsignal besteht im Wesentlichen aus der Glühlampe und einem optischen System 2 mit Volllinse oder Stufenlinse sowie einem nicht dargestellten Farbfilterglas zur Realisierung der üblichen Signalfarben.
2 veranschaulicht die der Lage der Glühfadenwendel 1 in horizontaler Richtung H und vertikaler Richtung V entsprechenden Abstrahlprofile. Es ist ersichtlich, dass in Horizontalrichtung H eine Strahlaufweitung erfolgt. Dieses in Horizontalrichtung H verbreiterte Abstrahlprofil, das insbesondere im Fernbereich eine Verbesserung der Signalsichtbarkeit bewirkt, ergibt sich bei Glühlampen aufgrund der länglichen Geometrie der Glühfadenwendel 1 automatisch.
Moderne und aus vielerlei Gründen zu bevorzugende Halbleiter-Lichtquellen besitzen jedoch eine gänzlich andere Abstrahlcharakteristik als die Glühfadenwendel 1, so dass durch bestimmte Gruppierung mehrerer Halbleiter-Lichtquellen, insbesondere LEDs – lichtemittierende Dioden –, eine Nachbildung der Glühfadenwendelgeometrie angestrebt wird. Neben dem verbreiterten horizontalen Abstrahlprofil muss die LED-Anordnung eine vollständige Ausleuchtung eines speziellen Optiksystems, homogene Abbildung bzw. die Homogenität des Leuchtflecks im Fernfeld sowie eine Mindestlichtstärke aufweisen. Diese Forderungen sind nur mit erheblichem Aufwand bezüglich der Treiberbaugruppen und der LED- und Linsenmatrizen erreichbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lichtsignal der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei dem die oben genannten Nachteile deutlich reduziert sind, wobei insbesondere eine Reduzierung der Komponenten anzusteben ist.
Erfindungsgemäßwird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Halbleiter-Lichtquelle als Punktlichtquelle, insbesondere als einzelne LED oder als einzelne HLED – Hochstrom-LED –, ausgebildet ist und dass das Optiksystem eine achssymmetrische Zylinderlinse und eine rotationssymmetrische Sammellinse, insbesondere Fresnellinse, aufweist.
Die horizontale Strahlaufweitung für das Licht der Punktlichtquelle wird dabei über die zylinderförmige oder zylinderähnliche Stirnfläche der Zylinderlinse erreicht. Die Einstellung der Horizontalrichtung wird durch eine festgelegte Einbaulage zur Signalschirmausrichtung realisiert. Der Radius der Zylinderlinse beträgt ein Vielfaches der Linsenbrennweite, wodurch die flächenhafte Linsenausleuchtung, die kollimierende Wirkung der rotationssymmetrischen Sammellinse und die Homogenität des Leuchtfleckes im Fernfeld praktisch nicht beeinträchtigt werden. Als Punktlichtquelle wird bevorzugt eine lichtstarke HLED mit lambertförmigem Abstrahlverhalten verwendet. Durch die Kombination Punktlichtquelle/Zylinderlinse/Sammellinse ergibt sich eine deutliche Kostenreduzierung gegenüber der bekannten Kombination LED-Matrix/Linsenmatrix, durch die die Glühfadenwendel einer Glühlampe nachgebildet werden soll. Da die Strahlformung der Punktlichtquelle mittels des Optiksystems aus Zylinderlinse und Sammellinse dem Abstrahlverhalten des Glühlampensignals entspricht, können vorhandene Zusatzoptiken weiterhin verwendet werden. Die HLED als Einzelkomponente führt zu vereinfachtem Platinenlayout und Platzersparnis, so dass ein separates Lichtquellenmodul entbehrlich sein kann. Vorteilhaft ist darüber hinaus, dass unterschiedliche Punktlichtquellen mit einem einzigen Optiksystem kombiniert werden können, während LED-Matrix und Linsenmatrix genau aufeinander abgestimmt sein müssen. Die Anzahl optischer und elektrischer Komponenten ist gegenüber der Matrizenvariante erheblich reduziert. Die Treiberbaugruppe ist einfacher und letztlich ergibt sich ein verringerter logistischer Aufwand.
Gemäß Anspruch 2 ist vorgesehen, dass das Optiksystem mit Zylinderlinse und Sammellinse als einteiliges Kunststoff-Spritzgussteil ausgebildet ist. Auf diese Weise ergibt sich eine weitere Vereinfachung mit erheblichem Kostenvorteil.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand figürlicher Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Glühfadenlichtsignal,
2 ein Horizontal- und Vertikal-Abstrahlprofil,
3 ein Lichtsignal beanspruchter Bauart und
4 ein Optiksystem für ein Lichtsignal nach 3.
Im Unterschied zu dem in 1 veranschaulichten und oben beschriebenen Glühfadenlichtsignal wird bei dem erfindungsgemäßen Lichtsignal, das in 3 dargestellt ist, eine einzige weiße HLED – Hochstrom-LED – 3 als Punktlichtquelle verwendet. Diese ist auf einer Platine 4 mit Kühlkörper 5 angeordnet. Zur Realisierung unterschiedlicher Signalfarben ist zwischen der HLED 3 und einem Optiksystem 6 eine Farbfilterfolienanordnung 7 vorgesehen. Das Optiksystem 6 ist dabei als einteilige Linsenkombination ausgebildet, welche in 4 in Draufsicht und zwei Seitenansichten dargestellt ist. Vorzugsweise besteht das Optiksystem 6 aus Kunststoffspritzguss, wobei eine lichteintrittsseitige achssymmetrische Zylinderlinsenform 8 mit einem Zylinderradius R mit lichtaustrittsseitigen rotationssymmetrischen Fresnel-Strukturen 9 kombiniert ist. Durch die Zylinderlinsenform 8 ergibt sich bei entsprechender Einbaulage im Signal auf einfache Weise die erforderliche Strahlaufweitung in horizontaler Richtung H gemäß 2.

Claims

Lichtsignal mit Halbleiter-Lichtquelle und Optiksystem zur Darstellung von Signalbegriffen, insbesondere bei schienengebundenen Verkehrswegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiter-Lichtquelle als Punktlichtquelle, insbesondere als einzelne LED – lichtemittierende Diode – oder als einzelne HLED – Hochstrom-LED – (3), ausgebildet ist und dass das Optiksystem (6) eine achssymmetrische Zylinderlinse und eine rotationssymmetrische Sammellinse, insbesondere Fresnellinse aufweist.
Lichtsignal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Optiksystem (6) mit Zylinderlinse und Sammellinse als einteiliges Kunststoff-Spritzgussteil ausgebildet ist.