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Die Erfindung betrifft eine optische Warneinrichtung, insbesondere eine Rundumkennleuchte, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung einer optischen Warneinrichtung, insbesondere einer Rundumkennleuchte, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
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Optische Warneinrichtungen dienen zur Erzeugung von Hinweis- oder Warnsignalen. Derartige Warneinrichtungen sind beispielsweise auf Fahrzeugen, wie beispielsweise Polizei- oder Rettungswagen, angeordnet oder auf anderen sich bewegenden Gegenständen, wie beispielsweise Rolltoren, Brücken oder dergleichen. Darüber hinaus ist es ebenfalls bekannt, dass Warneinrichtungen an immobilen Gegenständen, wie z. B. Häusern Anwendung finden.
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Damit Warnsignale derartiger Warneinrichtungen wahrgenommen werden, emittieren sie meist grelle, farbige Lichtblitze. Insbesondere im Straßenverkehr ist es wichtig, dass beispielsweise das Warnsignal eines Rettungsfahrzeuges bei jeder Witterung und bei jeder Tageszeit von möglichst allen Verkehrsteilnehmern wahrgenommen wird. Daher werden durch die optischen Warneinrichtungen periodische Blink- oder Blitzmuster erzeugt, die zu einer möglichst hohen Reizung des menschlichen Auges führen. Die Erzeugung derartiger Lichtsignale mit einem deltaförmigen Anstieg der Intensität lässt sich besonders gut durch Leuchtdioden realisieren, da deren Einschaltzeit im Gegensatz zu den konventionell verwendeten Halogenlampen, die zumeist als Drehspiegelwarnleuchten verwendet wurden, sehr kurz ist.
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Es sind jedoch auch Situationen bzw. Anwendungen bekannt, bei denen grelle Lichtblitze für das menschliche Auge unangenehm sind bzw. als störend empfunden werden. Dies trifft insbesondere bei der Anwendung der Warneinrichtungen bei schlechten Sichtverhältnissen zu, bei denen sich das Auge auf die Dunkelheit bzw. auf die schlechte Witterung eingestellt hat. Gerade für diese Situationen, wo die Erzeugung eines sanften bzw. weichen Lichtpulses für das menschliche Auge erträglicher ist, werden nachwievor konventionelle Drehspiegelwarnleuchten mit Halogenlampen eingesetzt. Diese Technik verbraucht jedoch unverhältnismäßig viel elektrische Energie und ist darüber hinaus sehr wartungsintensiv.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine optische Warneinrichtung sowie ein Verfahren zur Steuerung einer optischen Warneinrichtung zu schaffen, mit der ein weicher Lichtpuls auf eine energiesparsame und wartungsarme Weise erzeugt wird.
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Eine optische Warneinrichtung zur Lösung dieser Aufgabe weist die Merkmale des Anspruchs 1 auf. Demnach ist es vorgesehen, dass mindestens eine Leuchtdiode durch eine Steuereinrichtung derart steuerbar ist, dass mindestens der Übergang von einer Dunkelphase zu einer Leuchtphase für den Betrachter allmählich erfolgt. Durch diesen allmählichen Übergang der Helligkeit bzw. Lichtintensität der mindestens einen Leuchtdiode wird der Lichtpuls für das menschliche Auge besonders angenehm. Dieser weiche oder sanfte Anstieg der Intensität des Lichtpulses wirkt gleichermaßen als Warnsignal und schonend für das Auge des Betrachters. Durch die Verwendung mindestens einer Leuchtdiode (LED) ist die optische Warneinrichtung besonders energiesparsam und wartungsarm. Durch die Steuerung der Leuchtdiode durch die Steuereinrichtung kann auf einen konventionellen Rundumspiegel verzichtet werden. Durch den Verzicht einer sich bewegenden Komponente können weitere mechanische Fehlfunktionen vollständig vermieden werden. Nach dem Übergang von der Dunkelphase in die Leuchtphase kann es die Erfindung vorsehen, dass die Leuchtdiode entweder direkt zurück in die Dunkelphase springt oder ebenfalls allmählich in diese Phase übergeht. In der Leuchtphase wird die mindestens eine Leuchtdiode mit ihrer maximalen Leuchtkraft betrieben, während in der Dunkelphase keinerlei Licht emittiert wird. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Übergänge der Helligkeit zwischen beispielsweise 20% und 70% der maximalen Helligkeit der Leuchtdiode erfolgt.
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Bevorzugt sieht es die vorliegende Erfindung weiter vor, dass die Helligkeit, insbesondere die Intensität der Lichtpulse durch Variation einer, insbesondere periodischen, ON/OFF-Taktung einer elektrischen Spannung zur Versorgung der mindestens einen Leuchtdiode quasi kontinuierlich von einem minimalen Wert zu einem maximalen Wert steuerbar ist. Durch diese Pulsung der Spannung lässt sich ein nahezu beliebiger Übergang zwischen zwei Leuchtphasen erzeugen. Durch eine Modulation der Pulsweiten der Spannung wird die Leuchtdiode entsprechend angesteuert, das heißt, mit Spannung versorgt. Durch die Variation sowohl der ON-Zeiten der Spannung als auch der OFF-Zeiten ist ein quasi kontinuierlicher, weicher Übergang zwischen der Dunkelphase und der Leuchtphase realisierbar. Je nach Anwendung und Situation lässt sich somit ein periodischer Lichtpuls generieren, der sowohl den Umweltbedingungen angemessen ist, als auch einer schonenden Wahrnehmung des Betrachters. Durch die Verwendung von Leuchtdioden unterschiedlicher Wellenlängen sind zusätzlich verschiedenartige optische Warnsignale erzeugbar. Auf diese Weise wird eine besonders flexible optische Warneinrichtung realisiert, die darüber hinaus besonders energiesparsam arbeitet und wartungsarm ist.
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Insbesondere kann es die vorliegende Erfindung weiter vorsehen, dass die elektrische Spannung zur Versortung der mindestens einen Leuchtdiode während der Variation der, insbesondere periodischen, ON/OFF-Taktung einen konstanten Wert aufweist. Die Spannung ist somit auf einen bestimmten, den Leuchtdioden entsprechenden Wert einstellbar und wird nur durch das Ein- und Ausschalten durch die Steuereinheit gesteuert. Dadurch gestaltet sich die Steuerung der optischen Warneinrichtung als besonders einfach.
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Ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann es vorsehen, dass die Länge der OFF-Zeit der elektrischen Spannung während der Dauer eines Lichtpulses von einem maximalen Wert zu einem minimalen Wert quasi kontinuierlich oder diskontinuierlich steuerbar ist und nach dem Erreichen des minimalen Wertes wieder quasi kontinuierlich oder diskontinuierlich auf den maximalen Wert änderbar ist. Ein weicher Lichtpuls wird beispielsweise erzeugt, indem die Länge der OFF-Zeit der Spannung, welche der Versorgung der mindestens einen Leuchtdiode mit elektrischer Energie dient, über die Zeit zwischen den ON-Zeiten geringer wird. Während zu Beginn des Lichtpulses, also direkt nach der Dunkelphase, die OFF-Zeit der Spannung maximal ist, ist sie beim Helligkeitsmaximum des Lichtpulses nahezu 0 bzw. 0. Da sich die Variationen dieser OFF-Zeit zwischen den ON-Zeiten der Spannung beliebig variieren lässt, kann ein besonders sanft anschwellender bzw. abschwellender Lichtpuls bzw. Kurvenform erzeugt werden.
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Des Weiteren kann es die vorliegende Erfindung weiter vorsehen, dass die Längen der ON-Zeit der elektrischen Spannung während der Dauer eines Lichtpulses von einem minimalen Wert zu einem maximalen Wert quasi kontinuierlich oder diskontinuierlich steuerbar ist und nach dem Erreichen des maximalen Wertes wieder quasi kontinuierlich oder diskontinuierlich auf den minimalen Wert reduzierbar ist. Komplementär zu dem zuvor genannten lässt sich somit durch Variation der ON-Zeiten der elektrischen Spannung zwischen OFF-Zeiten ein nahezu beliebiger Kurvenverlauf der Intensität der Leuchtdiode erzeugen. Während die ON-Zeit der elektrischen Spannung zu Beginn des Lichtpulses nahezu 0 ist, wird das Helligkeitsmaximum des Lichtpulses durch eine lange ON-Zeit bestimmt. Nachdem der Lichtpuls seine maximale Helligkeit erreicht hat, lässt sich die ON-Zeit der elektrischen Spannung entweder gleichermaßen kontinuierlich reduzieren oder direkt auf 0, das heißt abrupt, ändern. Durch diese Variation der ON/OFF-Zeiten lässt sich quasi eine konventionelle Rundumkennleuchte ohne Drehspiegel nachbilden.
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Die vorliegende Erfindung kann es weiter vorsehen, dass die Steuereinrichtung einen Mikrokontroller und einen Gleichspannungswandler aufweist, insbesondere das durch den Mikrokontroller und den Gleichspannungswandler die ON/OFF-Taktung der elektrischen Spannung zur Versorgung der mindestens einen Leuchtdiode, vorzugsweise einer Vielzahl von Leuchtdioden, steuerbar ist. Der Mikrokontroller und der Gleichspannungswandler bzw. der DC/DC-Wandler sind auf die Leuchtdioden abgestimmt. Die Leuchtdioden können als eine Rundumkennleuchte angeordnet sein oder als gerichtete Kennleuchte, beispielsweise einer Montageplatte zugordnet sein. Darüber hinaus ist jede beliebige Anordnung von jeder beliebigen Anzahl von Leuchtdioden denkbar.
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Ein Verfahren zur Lösung der oben genannten Aufgabe weist die Maßnahmen des Anspruchs 7 auf. Demnach ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die mindestens eine Leuchtdiode durch die Steuereinrichtung derart gesteuert wird, dass mindestens der Übergang von einer Dunkelphase zu einer Leuchtphase für den Betrachter allmählich erfolgt. Durch den allmählichen Übergang der Helligkeit der Leuchtdiode von der Dunkelphase zur Leuchtphase wird ein besonders schonender Lichtpuls für das menschliche Auge generiert. Trotz des allmählichen Überganges von der Dunkelphase in die Leuchtphase erreicht die mindestens eine Leuchtdiode ihre maximale Helligkeit und dient somit uneingeschränkt als Warneinrichtung. Durch die Verwendung der mindestens einen Leuchtdiode (LED) wird eine besonders energiesparsame und wartungsarme Warneinrichtung geschaffen.
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Weiter kann es die vorliegende Erfindung vorsehen, dass die Helligkeit, insbesondere die Intensität, der Lichtpulse durch Variation einer, insbesondere periodischen ON/OFF-Taktung einer elektrischen Spannung zur Versorgung der mindestens einen Leuchtdiode quasi kontinuierlich von einem Minimalwert zu einem Maximalwert gesteuert wird. Durch diese variable Taktung der elektrischen Spannung ist es möglich, nahezu jeden beliebigen Kurvenverlauf für die Helligkeit der mindestens einen Leuchtdiode zu erzeugen. Dadurch ist der Einsatz dieses Verfahrens besonders flexibel und auf die entsprechende Anwendung sowie Situation anpassbar.
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Ein weiteres besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann es vorsehen, dass die Mängel der OFF-Zeit der elektrischen Spannung während der Dauer eines Pulses von einem maximalen Wert zu einem minimalen Wert quasi kontinuierlich oder diskontinuierlich gesteuert wird und nach dem Erreichen des minimalen Wertes wieder quasi kontinuierlich oder diskontinuierlich auf den maximalen Wert reduziert wird. Durch die Steuerung der OFF-Zeit von einem maximalen Wert in der Dunkelphase zu einer minimalen Zeit während der maximalen Helligkeit der Leuchtdiode lässt sich ein besonders sanfter Anstieg der Leuchtintensität bzw. der Helligkeit der Leuchtdiode realisieren. Gleichermaßen ist die abfallende Flanke des Lichtpulses gestaltbar.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel kann es vorsehen, dass die Länge der ON-Zeit der elektrischen Spannung während der Dauer eines Pulses von einem minimalen Wert zu einem maximalen Wert quasi kontinuierlich oder diskontinuierlich gesteuert wird und nach dem Erreichen des maximalen Wertes wieder quasi kontinuierlich oder diskontinuierlich auf den minimalen Wert reduziert wird. Durch die Variation der ON-Zeit der elektrischen Spannung zur Versorgung der mindestens einen Leuchtdiode von einem Minimalen Wert in der Dunkelphase bis zu einem maximalen Wert während der Leuchtphase kann die Gestalt der Kurvenform des Lichtpulses individuell gesteuert werden. Insbesondere durch die Frequenz der aufeinanderfolgenden ON- und OFF-Zeiten lässt sich ein nahezu kontinuierlicher Lichtverlauf des anschwellenden Lichtpulses erzeugen.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
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1 ein elektrisches Schaltbild einer optischen Warneinrichtung,
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2 Darstellung verschiedener Lichtpulsformen,
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3 eine schematische Darstellung einer optischen Warneinrichtung, und
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4 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer optischen Warneinrichtung.
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In der 1 ist ein stark schematisiertes Schaltbild eines Ausführungsbeispiels einer optischen Warneinrichtung 10 dargestellt. Diese optische Warneinrichtung besteht im Wesentlichen aus einem Mikrokontroller 11, der im Wesentlichen als Steuereinrichtung dient und einem Gleichspannungswandler 12 bzw. einem DC/DC-Wandler. Direkt an dem Gleichspannungswandler 12 kann eine oder eine Vielzahl von Leuchtdioden 13 (LEDs) angeordnet werden.
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Erfindungsgemäß lassen sich die Leuchtdioden 13 in einer beliebigen Anzahl nahezu beliebig anordnen. Beispielsweise ist in der 3 ein Beispiel einer Rundumkennleuchte 14 dargestellt. Hier ist auf einer Basis 15 eine Steuereinrichtung 16 angeordnet, der vier Leuchtdioden 13 zugeordnet sind. Durch entsprechende Ansteuerung der Leuchtdioden 13 durch die Steuereinrichtung 16 kann der gleiche optische Warneffekt erzeugt werden, wie durch eine konventionelle Drehspiegelwarnleuchte mit Halogenlampe.
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Als ein weiteres mögliches Ausführungsbeispiel ist in der 4 eine gerichtete Kennleuchte 17 dargestellt. Hier ist eine Vielzahl von Leuchtdioden 13 einer Oberfläche 18 zugeordnet. Auf der Oberfläche 18 lassen sich die Leuchtdioden 13 in nahezu jedem beliebigen Muster anordnen. Dabei leuchten die Leuchtdioden jedoch nur in eine Richtung. Durch die Wahl der Wellenlänge bzw. durch die Wahl verschiedener Leuchtdioden 13 lassen sich verschiedene Warneffekte darstellen.
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Zur Erzeugung eines weichen bzw. sanftem oder allmählichen Übergang von einer Dunkelphase der Leuchtdiode in eine Leuchtphase ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass durch die Steuereinrichtung 19 der Warneinrichtung 10 eine ON/OFF-Taktung der elektrischen Spannung zur Versorgung der mindestens einen Leuchtdiode erzeugt wird. Diese Steuerung erfolgt durch die Steuereinrichtung 19 bzw. durch den Mikrokontroller 11, über den der Gleichspannungswandler 12 bzw. die Leuchtdioden 13 entsprechend gesteuert werden. Beispielsweise lässt sich die Helligkeit der Leuchtdiode 13 auch zwischen zwei oder mehrere Abstufungen der maximalen bzw. minimalen Helligkeit steuern, so dass nur die Helligkeit innerhalb der Leuchtphase variiert.
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In 1 ist stark schematisiert dargestellt, wie sich die Dauer bzw. die Weite der Spannungspulse gegenüber der Zeit verhalten. Bei dem in 1 angedeuteten Spannungs-Zeit-Diagramm befindet sich die Leuchtdiode beim Zeit-Null-Punkt in der Dunkelphase. Am rechten Ende der dargestellten Zeitachse ist ebenfalls die Dunkelphase des Lichtpulses erreicht. Zwischen den beiden Dunkelphasen durchläuft der Lichtpuls der Leuchtdiode eine Leuchtphase. Zu Beginn des anschwellenden Lichtpulses sind die ON-Zeiten 20 (von der der Übersichtshalber lediglich eine mit einem Bezugszeichen versehen wird), sehr kurz, während die OFF-Zeit 21, das heißt die Zeit zwischen zwei ON-Zeiten 20 lang ist. Mit fortschreitender Zeit kehrt sich dieses Verhältnis um, das heißt bei einer maximalen Helligkeit des Lichtpulses ist die ON-Zeit 20 der elektrischen Spannung maximal, während die OFF-Zeit 21 nahezu 0 beträgt. Während der gesamten ON/OFF-Taktung der Spannung weist diese einen konstanten Wert auf (1).
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Nachdem der Lichtpuls seine maximale Helligkeit erreicht hat, nehmen die ON-Zeiten 20 der Spannungspulse wieder kontinuierlich ab, während die OFF-Zeiten 21 der Spannungspulse wieder zunehmen. Die Frequenz dieser ON-Zeit 20-OFF-Zeit 21 Folge bestimmt den Übergang von der Dunkelphase zur Leuchtphase. Durch eine hohe Frequenz erscheint dem Betrachter dieser Übergang zumindest nahezu allmählich.
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In der 2 ist der zeitliche Verlauf der Lichtintensität (I) für verschiedene Lichtpulse 22, 23, 24 dargestellt. Bei den hier dargestellten Lichtpulsen 22, 23, 24 ist jeweils nur ein Puls 22, 23, 24 dargestellt. Für den Betrieb der Warneinrichtung 10 erfolgt eine Vielzahl dieser Pulse 22, 23, 24 hintereinander, wobei sich die Form dieser Pulse dabei nicht ändert. Es ist jedoch auch denkbar, dass sich während des Betriebes der Warneinrichtung 10 die Pulsformen ändern.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel des Lichtpulses 22 nimmt die Intensität der Leuchtdiode 13 allmählich zu, durchwandert ein Maximum und fällt dann wieder auf 0 zurück. Bei dem Ausführungsbeispiel 23 nimmt die Lichtintensität des Pulses zunächst kontinuierlich zu, um dann einen gewissen Zeitabschnitt auf einem konstanten Plateau zu verweilen, bevor die Intensität wieder abnimmt. Bei dem Ausführungsbeispiel 24 für einen Lichtpuls nimmt die Intensität nach einem kontinuierlichen Anstieg abrupt, das heißt diskontinuierlich ab, und beschreibt somit eine Sägezahnform. All diese Verläufe der Intensität der Lichtpulse 22, 23, 24 lassen sich durch die ON/OFF-Taktung der elektrischen Spannung erreichen bzw. einstellen.
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Durch die Anordnung der Leuchtdioden beispielsweise als Rundumkennleuchte 14, wie in 3 dargestellt, lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Warneinrichtung 10 realisieren, die einen weichen bzw. sanften Lichtimpuls 22, 23, 24 erzeugt. Die hier beschriebenen Lichtpulse werden durch die Steuereinrichtung 19 derart generiert, dass sie die gesetzlichen Vorschriften für eine Mindestintensität und eine maximale Dauer für jeden Impuls erfüllen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Warnsignaleinrichtung
- 11
- Mikrokontroller
- 12
- Gleichspannungswandler
- 13
- Leuchtdiode
- 14
- Rundumkennleuchte
- 15
- Basis
- 16
- Steuereinrichtung
- 17
- gerichtete Kennleuchte
- 18
- Oberfläche
- 19
- Steuereinrichtung
- 20
- ON-Zeit
- 21
- OFF-Zeit
- 22
- Lichtpuls
- 23
- Lichtpuls
- 24
- Lichtpuls
