DE102010009429A1

DE102010009429A1 - Symbol Gazette

Info

Publication number: DE102010009429A1
Application number: DE102010009429A
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl.-Ing. 12305 Eckl; Kay Dipl.-Ing. 15370 Köster; Uwe Dipl.-Ing. 12555 Frost; Jan Dipl.-Ing. 12437 Oertel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2010-02-24
Filing date: 2010-02-24
Publication date: 2011-08-25
Also published as: EP2539877B1; DK2539877T3; NO2539877T3; WO2011104205A1; ES2649397T3; EP2539877A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Symbolanzeiger, insbesondere für schienengebundene Verkehrswege, mit LED-Modulen (1) für die pixelweise Visualisierung des Symbols und den LED-Modulen (1) zugeordneten Optikelementen, welche auf einer Frontplatte (3) angeordnet sind. Um wirksamen Schutz gegen Fremdlichteinfall zu erreichen, ist vorgesehen, dass die LED-Module (1) zur Frontplatte (3) mit einem Winkel (α) geneigt angeordnet sind und dass die Optikelemente als Kollimatorlinsen (4) ausgebildet sind.The invention relates to a symbol display, in particular for rail-bound traffic routes, with LED modules (1) for the pixel-by-pixel visualization of the symbol and optical elements assigned to the LED modules (1) which are arranged on a front panel (3). In order to achieve effective protection against the incidence of external light, it is provided that the LED modules (1) are inclined to the front panel (3) at an angle (α) and that the optical elements are designed as collimator lenses (4).

Description

Die Erfindung betrifft einen Symbolanzeiger, insbesondere für schienengebundene Verkehrswege, mit LED-Modulen für die pixelweise Visualisierung des Symbols und den LED-Modulen zugeordneten Optikelementen, welche auf einer Frontplatte angeordnet sind.The invention relates to a symbol indicator, in particular for rail-bound traffic routes, with LED modules for the pixel-wise visualization of the symbol and the LED modules associated with optical elements, which are arranged on a front panel.

Die nachstehenden Erläuterungen beziehen sich im Wesentlichen auf Symbolanzeiger für schienengebundene Verkehrswege, ohne dass der beanspruchte Gegenstand auf diese Anwendung beschränkt sein soll.The following explanations relate mainly to rail-mounted traffic signs, without the claimed subject-matter being intended to be limited to this application.

Symbolanzeiger für die Eisenbahnsicherungstechnik bestehen aus einer Vielzahl von in Rastern angeordneten Lichtpunkten – den Pixeln. Die darzustellenden Symbole, beispielsweise Ziffern oder Buchstaben bilden sich aus einer sinnvollen Anordnung definierter Einzelpixel. Zur Ansteuerung des Symbols wird üblicherweise eine elektrische Treiberbaugruppe eingesetzt. Das Abstrahlverhalten der Symbolanzeiger, insbesondere Lichtverteilung, Achslichtstärke, Farbe und Phantomschutz, unterliegt den felderprobten Anforderungen des Eisenbahnbetriebes.Railroad safety symbol displays consist of a large number of light points arranged in grids - the pixels. The symbols to be displayed, for example numbers or letters, are formed from a meaningful arrangement of defined individual pixels. For driving the symbol usually an electrical driver assembly is used. The radiation behavior of the symbol indicators, in particular light distribution, axle light intensity, color and phantom protection, is subject to the field-tested requirements of railway operations.

Die Pixel des Symbolanzeigers werden durch unterschiedliche optische Verfahren ausgeleuchtet. Bei der Glühlampentechnik wird das Licht einer zentralen Signallampe in ein Lichtleiterbündel eingekoppelt, über dessen Fasern verteilt und auf die Frontlinsen der Pixel transportiert. Bei der LED-Technik hingegen werden überwiegend mehrere LED-Lichtquellen pro Pixel eingesetzt, mindestens jedoch eine LED-Lichtquelle pro Pixel. Derartige LED-Module und die zugehörigen Linsen sind üblicherweise in kompakter Bauform direkt an der Frontplatte des Symbolanzeigers angeordnet.The pixels of the symbol indicator are illuminated by different optical methods. In the light bulb technology, the light of a central signal lamp is coupled into an optical fiber bundle, distributed over the fibers and transported to the front lenses of the pixels. By contrast, LED technology predominantly uses several LED light sources per pixel, but at least one LED light source per pixel. Such LED modules and the associated lenses are usually arranged in a compact design directly on the front panel of the symbol indicator.

Prinzipiell dienen Symbolanzeiger zur Informationsübermittlung an sich nähernde Schienenfahrzeuge. Dabei handelt es sich häufig um sicherheitsrelevante Informationen, die keinesfalls optische verfälscht oder durch Fremdlicht überblendet sein dürfen. Das unerwünschte Aufleuchten bzw. Verfälschen eines Pixels durch Einfall von Umgebungslicht, z. B. Sonneneinstrahlung oder Scheinwerferlicht, wird als Phantomeffekt bezeichnet. Durch den Phantomeffekt kann es in Extremfällen zu einer falschen Anzeige infolge eines unzeitigen Aufleuchtens mindestens eines Pixels oder einer Farbverschiebung kommen. Besonders störend tritt dieser Effekt bei der Verwendung von LED-Modulen als Lichtquelle auf, da LEDs durch auftreffendes Licht zum Leuchten angeregt werden können bzw. bei LED-Lichtquellen häufig rückwärtige Reflektoren eingesetzt werden. Neben den bekannten Phantomerzeugern, die bei der Projektierung vorhersehbar sind, z. B. tiefstehende Sonne für Signale in Ost-West-Orientierung, treten auch sporadisch und unvorhergesehen Quellen für Phantome, z. B. Fahrzeug- oder Bauscheinwerfer, Reflexion an Oberflächen, z. B. an verglasten Fronten oder Schneedecken, auf. Damit kann auch ein Symbolanzeiger, der aufgrund des Standortes phantomsicher sein sollte, phantomanfällig sein.In principle, symbol indicators are used to transmit information to approaching rail vehicles. These are often safety-relevant information that must by no means be falsified visually or blended by extraneous light. The unwanted lighting or falsification of a pixel by the incidence of ambient light, eg. B. Sunlight or spotlight, is referred to as a phantom effect. In extreme cases, the phantom effect can lead to a false display as a result of an untimely illumination of at least one pixel or a color shift. Particularly disturbing occurs this effect when using LED modules as a light source, as LEDs can be excited by incident light to shine or LED reflectors often rear reflectors are used. In addition to the known phantom generators that are predictable in the project, z. B. low sun for signals in east-west orientation, also occur sporadically and unforeseen sources of phantoms, z. As vehicle or building lamp, reflection on surfaces, such. B. on glazed fronts or snow cover on. This can also be a symbol indicator, which should be phantom-secure due to the location, be phantom prone.

Generell wird versucht, den Phantomeffekt durch Blenden, Schuten, Vermeidung von Ost-West-Orientierung oder durch Wiederholung von kritischen Symbolanzeigern zu minimieren.In general, attempts are made to minimize the phantom effect by blinding, baring, avoiding east-west orientation or by repeating critical symbol indicators.

Der Reflexionsschutz gegenüber Fremdlicht wird beim Symbolanzeiger hauptsächlich dadurch realisiert, dass der Linsenkörper des Einzelpixels eine langgestreckte Form aufweist, wobei eine lichtundurchlässige Ummantelung vorgesehen ist, die die eindringende Strahlung absorbiert. Durch die geometrische Konstruktion des langgestreckten Linsenkörpers kann erreicht werden, dass annähernd alle mit einem Winkel von mindestens 10° von außen eindringenden Fremdlichtstrahlen auf die lichtabsorbierende Unterseite des Linsenkörpers geleitet werden.The reflection protection against extraneous light is realized in the symbol indicator mainly in that the lens body of the single pixel has an elongated shape, wherein an opaque sheath is provided, which absorbs the penetrating radiation. Due to the geometrical construction of the elongated lens body, it can be achieved that almost all extraneous light rays penetrating from outside at an angle of at least 10 ° are conducted onto the light-absorbing underside of the lens body.

Die Frontplatte bei bekannten Symbolanzeigen ist mit Durchbrüchen versehen, welche der Lichtaustrittsfläche eines Pixels entsprechen. Derartige symbolabhängige Frontplatten bieten jedoch keinen optimalen Phantomschutz, da das anzuzeigende Symbol durch die entsprechende Anordnung der Frontlinsen in der Frontplatte eingeprägt ist, so dass der Phantomeffekt symbolabhängig ist und durch Reflexionen ein beleuchtetes, d. h. aktiviertes, Symbol vortäuschen kann obwohl der Symbolanzeiger deaktiviert ist.The front panel in known symbol displays is provided with openings, which correspond to the light exit surface of a pixel. However, such symbol-dependent front panels do not provide optimal phantom protection, since the symbol to be displayed is impressed by the corresponding arrangement of the front lenses in the front panel, so that the phantom effect is symbol-dependent and reflected by an illuminated, d. H. activated symbol, even though the symbol indicator is deactivated.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Symbolanzeiger der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei dem eine Beeinträchtigung der Sicherheit infolge des Phantomeffektes weitgehender vermeidbar ist.The invention has for its object to provide a symbol indicator of the generic type, in which an impairment of safety due to the phantom effect is largely avoidable.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die LED-Module zur Frontplatte mit einem Winkel geneigt angeordnet sind und dass die Optikelemente als Kollimatorlinsen ausgebildet sind.According to the invention the object is achieved in that the LED modules are arranged inclined to the front panel at an angle and that the optical elements are designed as Kollimatorlinsen.

Die Kollimatorlinse bewirkt die Parallelrichtung der Lichtstrahlen, die von der LED erzeugt werden und entsprechend dem Neigungswinkel, beispielsweise 7°, des LED-Moduls zur Kollimatorlinse schräg zur optischen Achse der Kollimatorlinse einfallen. Auf diese Weise wird erreicht, dass unerwünschtes Phantomlicht auch bei Einfallswinkeln unter 10° weitgehend ungehindert die Kollimatorlinse durchdringen und von Gehäuseteilen des LED-Moduls absorbiert werden können. Die LED selbst wird durch ihre Schrägstellung wenig oder nicht durch Phantomlicht in ihrem Leuchtverhalten beeinflusst.The collimator lens effects the parallel direction of the light beams generated by the LED and incident at an inclination angle, for example 7 °, of the LED module to the collimator lens obliquely to the optical axis of the collimator lens. In this way, it is achieved that unwanted phantom light can penetrate the collimator lens largely unhindered even at angles of incidence of less than 10 ° and can be absorbed by housing parts of the LED module. The LED itself is influenced by its inclination little or not by phantom light in their lighting behavior.

Gemäß Anspruch 2 sind die LED-Module mit opak gekapselten Gehäusen ausgestattet. Auf diese Weise ergibt sich eine optimale Absorption von flach einfallendem Phantomlicht. According to claim 2, the LED modules are equipped with opaque encapsulated housings. This results in optimal absorption of flat incident phantom light.

Vorzugsweise ist gemäß Anspruch 3 vorgesehen, dass die Länge der Kollimatorlinse kleiner als ihr Durchmesser ist. Durch diese im Gegensatz zu bekannten Symbolanzeigern nicht längliche, sondern flache Bauform der Frontlinse wird das Phantomlicht hauptsächlich von Gehäuseteilen im Bereich der Linsenrückseite, d. h. vorzugsweise von Gehäuseteilen, die zum LED-Modul gehören, und nicht von der Mantelfläche der Linse absorbiert. Auf eine vollständige Kapselung jeder einzelnen Kollimatorlinse kann somit verzichtet werden.Preferably, it is provided according to claim 3, that the length of the collimator lens is smaller than its diameter. As a result of these, unlike known symbol indicators, not elongated but flat design of the front lens, the phantom light is mainly produced by housing parts in the area of the rear side of the lens, i. H. preferably of housing parts which belong to the LED module, and not absorbed by the lateral surface of the lens. A complete encapsulation of each individual collimator lens can thus be dispensed with.

Zusätzlich oder alternativ ist gemäß Anspruch 4 vorgesehen, dass die Kollimatorlinsen Eingrauungen aufweisen. Auf diese Weise können stark unterschiedliche Anforderungen an die Visualisierung des Symbols und an die Phantomlichtreduzierung realisiert werden. Die Eingrauung verbessert die Phantombekämpfung insbesondere dann, wenn zu befürchten ist, dass beispielsweise standortbedingt trotz Neigungswinkel zwischen LED-Modul und Frontplatte Fremdlichtreflexionen auftreten können. Das Verhältnis zwischen Phantombekämpfung und Lichtstärke der Pixel kann auf einfache Weise durch Festlegung des Eingrauungsgrades optimiert werden. Anstelle oder zusätzlich zu einer eingegrauten Kollimatorlinse kann auch eine Streuscheibe oder eine Graufilterscheibe verwendet werden.Additionally or alternatively, it is provided according to claim 4, that the collimator lenses have Eingrauungen. In this way, very different requirements for the visualization of the symbol and the phantom light reduction can be realized. The Eingrauung improves phantom control, especially when it is feared that, for example, due to the location, despite inclination angle between the LED module and front panel extraneous light reflections can occur. The ratio between phantom control and light intensity of the pixels can be optimized in a simple manner by determining the degree of incorporation. Instead of or in addition to a grave collimator lens and a diffusing screen or a gray filter disc can be used.

Gemäß Anspruch 5 ist die Frontplatte vollflächig mit Kollimatorlinsen bestückt. Durch diese Maßnahme wird die Phantomlichterkennung verbessert, da sich an der Linsenoberfläche reflektiertes Phantomlicht auf die gesamte Oberfläche des Symbolanzeigers gleichermaßen auswirkt und nicht nur die symbolspezifischen Pixel betrifft.According to claim 5, the front panel is fully loaded with collimator lenses. This feature improves phantom light detection because phantom light reflected at the lens surface affects the entire surface of the icon indicator equally and does not only affect the symbol specific pixels.

Die symbolspezifisch nicht benötigten Pixel können gemäß Anspruch 6 aber auch mit Licht absorbierenden Kappen abgedeckt werden. Vorteilhafterweise können dadurch mit einem Symbolanzeiger unterschiedliche Symbole realisiert werden, wobei bedarfsgemäß die jeweils nicht benötigten Pixel durch Umstecken der lichtabsorbierenden Kappen abgedeckt werden und an diesen Stellen LED-Module ohne LEDs eingesteckt werden.The symbol-specific unnecessary pixels can be covered according to claim 6 but also with light-absorbing caps. Advantageously, different symbols can thereby be realized with a symbol indicator, whereby according to need the pixels not required in each case are covered by repositioning the light-absorbing caps and LED modules without LEDs are plugged in at these locations.

Dazu sind die LED-Module gemäß Anspruch 7 vorteilhafterweise mittels Schnappverbindung auf die Frontplatte aufsteckbar. Auch die Kollimatorlinsen können auf die andere Seite der Frontplatte aufsteckbar oder aufpressbar sein. Auf diese Weise ergibt sich eine einfache, werkzeuglose Montage der einzelnen Pixel des Symbolanzeigers.For this purpose, the LED modules are advantageously according to claim 7 attachable by snap connection to the front panel. The collimator lenses can also be plugged or pressed onto the other side of the front panel. This results in a simple, tool-free installation of the individual pixels of the symbol indicator.

Die Erfindung wird nachfolgend einer figürlichen Darstellung erläutert.The invention will be explained below a figurative representation.

Die Figur zeigt die wesentlichen Bauteile für einen Lichtpunkt oder Pixel eines erfindungsgemäßen Symbolanzeigers anhand einer Vertikalschnittdarstellung. Es ist ersichtlich, dass ein LED-Modul 1 mit einer Einzel-LED 2 mit einem Neigungswinkel α, der ca. 10° beträgt, relativ zu einer Frontplatte 3 angeordnet ist. In der Frontplatte 3 sind mehrere den LED-Modulen 1 zugeordnete Kollimatorlinsen 4 eingesetzt, welche das schräg auf die Kollimatorlinse 4 auftreffende LED-Licht in im Wesentlichen horizontaler Ausbreitungsrichtung parallel richtet. Dabei sind die für das jeweilige Symbol, beispielsweise Ziffer oder Buchstabe, nicht benötigten Lichtpunkte oder Pixel mit Licht absorbierenden Kappen abgedeckt.The figure shows the essential components for a light spot or pixel of a symbol indicator according to the invention with reference to a vertical sectional view. It can be seen that an LED module 1 with a single LED 2 with an inclination angle α, which is about 10 °, relative to a front panel 3 is arranged. In the front panel 3 are several of the LED modules 1 associated collimator lenses 4 used, which obliquely on the collimator lens 4 directing incident LED light in a substantially horizontal direction of propagation in parallel. The light points or pixels not required for the respective symbol, for example a number or a letter, are covered with light-absorbing caps.

Die an diesen Stellen nicht benötigten LED-Module 1 sind durch Blind-Module, d. h. durch LED-Gehäuse 5 ohne LEDs 2 ersetzt. Die für die Symbol-Pixel benötigten LED-Module 1 sind über Anschlussdrähte 6 mit einer nicht dargestellten Treiberbaugruppe zur Ansteuerung des Symbolanzeigers verbunden. Jedes LED-Modul 1 ist mit dem Licht absorbierenden Gehäuse 5 ausgestattet, welches Durchbrüche im Bereich einer LED-Linse 7 aufweist. Weiterhin ist das LED-Modul 1 mit einer Schnappverbindung 8 zur Befestigung an der Frontplatte 3 versehen. Dadurch ist eine einfache, werkzeuglose Montage der LED-Module 1 möglich. Auch die Kollimatorlinse 4 kann auf ähnliche Weise an der Frontplatte 3 auswechselbar befestigt werden.The LED modules not needed at these places 1 are by blind modules, ie by LED housing 5 without LEDs 2 replaced. The LED modules needed for the symbol pixels 1 are over connecting wires 6 connected to a driver assembly, not shown, for driving the symbol indicator. Each LED module 1 is with the light absorbing housing 5 equipped, which breakthroughs in the range of an LED lens 7 having. Furthermore, the LED module 1 with a snap connection 8th for attachment to the front panel 3 Mistake. This is a simple, tool-free installation of the LED modules 1 possible. Also the collimator lens 4 can be done in a similar way to the front panel 3 be attached exchangeably.

Dieser Aufbau zeichnet sich durch sehr wirksame Fremdlichtunterdrückung aus. Auch sehr flach einfallendes Fremdlicht, z. B. bei niedrigem Sonnenstand, wird an dem LED-Gehäuse 5 absorbiert. Neben der Neigung zwischen LED-Modul 1 und Frontplatte 3 mit dem Winkel α trägt dazu auch die flache Bauform der Kollimatorlinse 4 bei. Fremdlicht kann die Kollimatorlinse 4 überwiegend durchdringen, ohne auf die sehr kurze Mantelfläche der Kollimatorlinse 4 zu treffen, wodurch eine komplette Licht absorbierende Kapselung der Kollimatorlinse 4 entbehrlich ist. Zusätzlich kann die Fremdlichtintensität durch Eingrauung des Linsenmaterials noch weiter verringert werden.This structure is characterized by very effective extraneous light suppression. Also very flat incoming extraneous light, z. B. at low sun, is at the LED housing 5 absorbed. In addition to the inclination between LED module 1 and front panel 3 with the angle α contributes to the flat design of the collimator lens 4 at. Ambient light can be the collimator lens 4 predominantly penetrate, without the very short lateral surface of the collimator lens 4 to hit, creating a complete light-absorbing encapsulation of the collimator lens 4 is dispensable. In addition, the extraneous light intensity can be further reduced by embedding the lens material.

Das beanspruchte Konzept der Pixelerzeugung ermöglicht einen sehr weitgehenden Schutz gegen Fremdlichteinfall, den sogenannten Phantomeffekt, durch Kombination der winkligen Anordnung zwischen LED-Modul 1 und Frontplatte 3, mit gekapseltem LED-Gehäuse 5, flacher Linsenbauform, Eingrauung des Linsenmaterials, Vollbestückung der Frontplatte 3 und Aufstecken von Kunststoffkappen auf die nicht an dem anzuzeigenden Symbol beteiligten Pixelstellen.The claimed concept of pixel generation allows a very extensive protection against extraneous light, the so-called phantom effect, by combining the angled arrangement between the LED module 1 and front panel 3 , with encapsulated LED housing 5 , flat lens design, lens material lining, full front panel assembly 3 and attaching plastic caps to the pixel locations not involved in the symbol to be displayed.

Claims

Symbol indicators, in particular for rail-bound traffic routes, with LED modules ( 1 ) for the pixel-by-pixel visualization of the symbol and the LED modules ( 1 ) associated optical elements, which on a front panel ( 3 ), characterized in that the LED modules ( 1 ) to the front panel ( 3 ) are arranged at an angle (α) inclined and that the optical elements as collimator lenses ( 4 ) are formed.

Symbol indicator according to claim 1, characterized in that the LED modules ( 1 ) opaque encapsulated housing ( 5 ) exhibit.

Symbol indicator according to one of the preceding claims, characterized in that the length of the collimator lenses ( 4 ) is smaller than its diameter.

Symbol indicator according to one of the preceding claims, characterized in that the collimator lenses ( 4 ) Have entries.

Symbol indicator according to one of the preceding claims, characterized in that the front panel ( 3 ) over the entire surface with collimator lenses ( 4 ) is equipped.

Symbol indicator according to one of the preceding claims, characterized in that symbol-specific unneeded pixels can be covered with light-absorbing caps.

Symbol indicator according to one of the preceding claims, characterized in that the LED modules ( 1 ) by snap connection ( 8th ) on the front panel ( 3 ) are attachable.