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Die Erfindung betrifft ein Lichtsignal, insbesondere für schienengebundene Verkehrswege, mit einer Lichtquelle und einem optischen System zur Signalbegriffsvisualisierung, insbesondere in einen Fernbereich und einen gegenüber diesem abgewinkelten Mehrbereich.
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Prinzipiell dienen Lichtsignale als Signalgeber oder Symbolanzeiger, die durch Farb- und/oder Formgebung einer Leuchtfläche, das heißt durch die Abstrahlcharakteristik, bestimmte Informationen vermitteln. Dabei handelt es sich häufig um sicherheitsrelevante Informationen, die keinesfalls optisch verfälscht oder durch Fremdlicht überblendet sein dürfen. Das unerwünschte Aufleuchten bzw. Verfälschen eines Lichtpunktes durch Einfall von Umgebungslicht, zum Beispiel Sonneneinstrahlung oder Scheinwerferlicht, wird als Phantomeffekt bezeichnet. Durch den Phantomeffekt kann es in Extremfällen zu einer falschen Anzeige infolge eines unzeitigen Aufleuchtens eines Lichtpunktes oder einer Farbverschiebung kommen. Besonders störend tritt dieser Effekt bei der Verwendung von LED-Anordnungen als Lichtquelle auf, da LEDs durch auftreffendes Licht zum Leuchten angeregt werden können, da bei LED-Lichtquellen häufig rückwertige Reflektoren eingesetzt werden.
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Neben den bekannten Phantomerzeugern, die bei der Projektierung vorhersehbar sind, zum Beispiel tiefstehende Sonne für Signale in Ost-Westorientierung, treten auch sporadisch oder unvorhergesehene Quellen für Phantome, zum Beispiel Fahrzeug- oder Bauscheinwerfer, Reflexionen an Oberflächen, zum Beispiel an verglasten Fronten oder Schneedecken auf. Damit kann auch ein Signal, das aufgrund des Standortes phantomsicher sein sollte, phantomanfällig sein.
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Die nachstehenden Erläuterungen beziehen sich im Wesentlichen auf Lichtsignale zur Darstellung von Signalbegriffen bei schienengebundenen Verkehrswegen, ohne dass der beanspruchte Gegenstand auf diese Anwendung beschränkt sein soll.
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Bei Eisenbahnsignalen muss gewährleistet sein, dass der Triebfahrzeugführer bei Annäherung an das für ihn bestimmte Signal dieses immer eindeutig erkennen kann. Dabei müssen unterschiedliche Streckengeometrien, das heißt gerade Strecke, Kurven und/oder Höhenunterschiede berücksichtigt werden. Neben der Fernbereichsdarstellung ist auch eine Nahbereichsdarstellung des Signals erforderlich, damit der Triebfahrzeugführer das Lichtsignal auch dann erkennen kann, wenn er direkt vor dem Signal steht. Dabei können starke Reflektionen auftreten, die zur Entstehung von Lichtphantomen und letztlich zu gefährlichen Signalbegriffen führen können.
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Reflexionen durch Fremdlicht, vor allem durch Sonnenlicht, entstehen verstärkt an den Lichteintrittsflächen des optischen Systems, beispielsweise einer Fresnel-Linse, sowie an Bauteilen im Bereich der Lichtquelle.
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Von schräg oben auf die Linse auftreffendes Sonnenlicht wird an deren äußerer und innerer Oberfläche teilweise nach schräg unten reflektiert. Auch die Linse durchdringendes Sonnenlicht kann an den Bauteilen innerhalb eines Signalgehäuses in einem ungünstigen Winkel als störendes Phantomlicht nach schräg unten reflektiert werden. Das reflektierte Phantomlicht überlagert die durch eine Lichtquelle zu visualisierende Informationen. Das alle Bauteile umschließende Gehäuse dient auch dazu, mindestens einen Teil des Sonnenlichtes sowohl innenseitig als auch außenseitig abzuschirmen. Üblicherweise wird ein weiterer Anteil des Sonnenlichtes durch eine die Linse im oberen Bereich überdachende Schute abgeschirmt.
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Generell wird versucht, den Phantomeffekt durch Schuten, Blenden, Vermeidung von Ost- West-Orientierung oder durch Wiederholung von kritischen Signalen zu minimieren.
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Aus
DE 101 07 256 A1 ,
DE 26 20 962 C2 und
DE 10 2010 024 381 A1 ist es bekannt, zur Bekämpfung des Phantomeffektes spezielle Schuten und Blenden zu verwenden, um dem einfallenden Phantomlicht möglichst viele Einfallswege bzw. Einfallswinkel zu nehmen. Für die Signalbegriffsvisualisierung in den Nahbereich sind häufig Streuscheiben oder grau eingefärbte Abschlussgläser, die ein Streusegment für die Nahbereichsausleuchtung aufweisen, oder auch Lichtleitersegmente zur Umlenkung eines Teillichtstromes in den Nahbereich erforderlich. Dadurch entsteht aber zwangsläufig ein Kompromiss, der dazu führt, dass durch die Phantomschutzwirkung ein hoher Lichtverlust in Kauf genommen werden muss, so dass eine Lichtquelle mit entsprechend hoher Lichtstärke erforderlich ist. Dadurch wird die Wärmeentwicklung erhöht und letztlich die Lebensdauer der Lichtquelle reduziert. Insbesondere bei mehrfarbigen Lichtsignalen ist die Lichtstärke eventuell nicht mehr ausreichend. Das wiederum erhöht die Kosten, da für unterschiedliche Anforderungen, insbesondere bezüglich der Lichtstärke, verschiedene Varianten für das optische System und eventuell auch für die geeignete Lichtquelle realisiert werden müssen.
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Besonders ausgeprägte Lichtverluste treten durch die weitverbreitete Verwendung von dachartigen Schuten und speziellen Abschlussgläsern auf. Schuten haben zudem den Nachteil, dass eine hohe Windlast entsteht, die durch entsprechend stabile Signalmastkonstruktionen kompensiert werden müssen. Durch Schnee auf der Schute können weitere Signale verdeckt werden. Außerdem wird durch die Schute, die die Lichtaustrittsfläche des Signals häufig ganz erheblich überragt, die Anwendung selbstreinigender Lichtaustrittsflächenbeschichtungen, welche Sonneneinstrahlung und Beregnung erfordern, verhindert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lichtsignal der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei dem eine Beeinträchtigung der Sicherheit und erhebliche Lichteinbuße infolge des Phantomeffektes weitgehend vermeidbar sind, wobei anzustreben ist, dass Schuten entbehrlich werden.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass zwischen der Lichtquelle und dem optischen System eine trichterförmige Blende angeordnet ist, wobei die Innenfläche der trichterförmigen Blende eine lichtabsorbierende Struktur aufweist.
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Die trichterförmige Blende mit absorbierender Wirkung verbessert den Phantomschutz insbesondere dann, wenn Inneneinbauten neben oder in der Nähe der Lichtquelle zu Lichtphantomen führen können. Dabei ist die enge Öffnung der trichterförmigen Blende vorzugsweise an die Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle angepasst, während die weite Öffnung der trichterförmigen Blende vorzugsweise der Appertur des optischen Systems entspricht. Darüber hinaus ist die trichterförmige Blende bei geeigneter Strukturierung der Reflexionsflächen ausreichen phantomsicher, um auf eine Schute als zusätzlichem Phantomschutz verzichten zu können. Dadurch ergeben sich Kostenvorteile. Außerdem reduziert sich die Windlast, so dass auch der Signalmast kostengünstiger hergestellt werden kann. Sichtbehinderung anderer Signale, beispielsweise durch Schnee oder Vogelnester auf der Schute tritt nicht mehr auf. Ohne Schute ist darüber hinaus durch spezielle Beschichtung einer glatten Außenoberfläche des optischen Systems auch eine Selbstreinigungsfunktion möglich. Die dafür erforderliche Beregnung in Verbindung mit Sonnenbestrahlung der Optikfläche wird nicht mehr durch eine Schute verhindert.
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Gemäß Anspruch 2 ist vorgesehen, dass die lichtabsorbierende Struktur die trichterförmige Blende innenseitig umlaufende gezackte Rillen aufweist. Empirisch wurde ermittelt, dass die vom Durchmesser des optischen Systems und vom Farbort des Signals abhängige Phantomlichtstärke bei gezackter Rillenstruktur um bis zu 22 % gesenkt werden kann.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand figürlicher Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Schnittdarstellung einer trichterförmigen Blende und
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2 eine Innenansicht der Blende gemäß 1.
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Um die Phantomlichtstärke bei einem Lichtsignal mit einer Lichtquelle 1 und einem optischen System 2 zu verringern, ist eine trichterförmige Blende 3 vorgesehen. Die trichterförmige Blende 3 umschließt mit ihrer engen Öffnung die Lichtquelle 1 und erweitert sich bis in den Randbereich der inneren Oberfläche des optischen Systems 2. Dadurch können Einbauten 4 in der Umgebung der Lichtquelle 1 kein Phantomlicht mehr verursachen. Das Phantomlicht, beispielsweise Sonnenlicht, trifft auf die innere Oberfläche der trichterförmigen Blende 3 auf, wird dort zum Teil absorbiert und mehrfach reflektiert, so dass nur nach außen reflektiertes Licht äußerst geringer Lichtstärke resultieren kann, welches auch nur teilweise als Phantomlicht stört, während der größte Anteil in nicht relevante Raumwinkel abgestrahlt wird. Um die Absorption und die Reflexion an der inneren Oberfläche der trichterförmigen Blende 3 zu verbessern, ist diese mit umlaufenden gezackten Rillen 5 versehen. Zwischen den Rillen 5 ergeben sich gleichartig gezackte Vorsprünge.
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2 zeigt die trichterförmige Blende 3 als Innenansicht. Die trichterförmige Blende 3 besteht im Wesentlichen aus vier ebenen Seitenteilen 6.1, 6.2, 6.3 und 6.4, deren sich gegenüberliegende Seitenteile 6.1 und 6.3 sowie 6.2 und 6.4 jeweils gleichartige geometrische Form aufweist. Denkbar sind aber auch andere Querschnittsformen der trichterförmigen Blende 3, beispielsweise vieleckig oder abgerundet. Auch kann die trichterförmige Blende 3 Bestandteil eines Gehäuses sein, das vorzugsweise als Spritzgussteil ausgebildet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10107256 A1 [0009]
- DE 2620962 C2 [0009]
- DE 102010024381 A1 [0009]
