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Die Erfindung betrifft eine Halterung für zumindest zwei opto-elektronische Baugruppen und ein Gehäuse für die Halterung. Ferner betrifft die Erfindung einen Signalgeber mit dem Gehäuse und der Halterung.
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In vielen Bereichen werden Signalsysteme verwendet, die beispielsweise Informationen, eine Warnung oder dergleichen durch ein oder mehrere Lichtsignale anzeigen. Ein typisches Beispiel hierfür ist eine Lichtsignalanlage (Lichtzeichenanlage). Der Einsatzbereich für derartige Signalsysteme ist üblicherweise sicherheitsrelevant (Vermeidung verkehrsgefährdender Signalisierung).
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Ein Signalsystem besteht neben anderen Teilen üblicherweise aus mehreren Signalgebern, die wiederum aus einer oder mehreren Signalkammern bestehen, welche das entsprechende Leuchtmittel, beispielsweise eine LED und dessen Ansteuerung und/oder Überwachung in Form einer (elektronischen) Baugruppe enthalten. Bei der Signalkammer handelt es sich grundsätzlich um ein Gehäuse, das in seinem Inneren eine Halterung für das Leuchtmittel und die Baugruppe aufweist. Ältere Leuchtmittel mit Glüh- oder Halogenlampen benötigen in der Regel keine Ansteuer- oder Überwachungsbaugruppen in den Signalkammern. Bei einem Defekt des Leuchtmittels und/oder der Baugruppe muss das Gehäuse geöffnet und das defekte Element ausgetauscht werden. Die Instandsetzung erfolgt also unter Abschaltung des gesamten Systems, was zu erheblichen Eingriffen in den Straßenverkehr führen kann. Insbesondere bei einem Signalsystem mit höchstem Verfügbarkeitsanspruch ist es wünschenswert, die Instandsetzung ohne Abschaltung des Systems zu bewerkstelligen oder die Instandsetzungszeit möglichst gering zu halten.
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In diesem Zusammenhang ist es bekannt, Signalsysteme mit redundanten Signalgebern auszustatten. Bei einem Fehler, der als nicht verkehrsgefährdend eingestuft ist (beispielsweise ein Ausfall der Freigabe- oder Achtungssignale einer Lichtsignalanlage), kann die Lichtsignalanlage unter Umständen weiter den Verkehr steuern. Die Instandsetzung erfolgt aber in der Regel ebenfalls bei ausgeschalteter Anlage. Auch wenn keine Abschaltung der Anlage erfolgen muss, ist der Austausch eines redundanten Signals üblicherweise mit einer zumindest teilweisen Verdeckung des Lichtsignals verbunden, da eine Öffnung des gesamten Gehäuses erforderlich ist. Daraus resultiert üblicherweise eine erhebliche Beeinträchtigung des Straßenverkehrs.
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US 5 457 450 A beschreibt eine ursprünglich für eine Glühbirne vorgesehene Signalkammer und eine LED-Baugruppe mit einer Niederspannungskompensationsschaltung. Die LED-Baugruppe ist derart konstruiert, dass sie mit dem einen Steckplatz der Signalkammer kompatibel ist.
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Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, einen Signalgeber bereitzustellen, bei dem ein Austausch von Baugruppen besonders einfach und ggf. sogar ohne Abschaltung einer gesamten Signalanlage möglich ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Halterung für zumindest zwei opto-elektronische Baugruppen, umfassend mindestens zwei Steckplätze für jeweils eine der Baugruppen, wobei der Steckplatz an einer Unterseite ein verschiebbares erstes Element zum Fixieren und Entnehmen der Baugruppe umfasst, wobei die Baugruppe auf das erste verschiebbare Element aufsetzbar ist, und wobei der Steckplatz an einer Oberseite ein verschiebbares zweites Element zum Sperren optischer Signale der Baugruppe umfasst.
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Die beiden verschiebbaren Elemente ermöglichen ein besonders schnelles und einfaches Einsetzen und Ausbauen der Baugruppe. Das erste Element kann zur Fixierung der Baugruppe Erhebungen aufweisen. Genauere Ausführungen diesbezüglich sind der Beschreibung zur 1 zu entnehmen.
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Vorzugsweise umfasst die Halterung mindestens drei Steckplätze. Bevorzugt ist jeder Steckplatz für genau eine elektronische Baugruppe vorgesehen.
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Die elektronische Baugruppe weist vorzugsweise mindestens zwei opto-elektronische Aktoren, insbesondere LEDs, auf. Darüber hinaus kann es sich um Baugruppen handeln, die den Verkehr erfassen (z.B. Anforderungstaster von Fußgängern, Detektoren) oder um Baugruppen, die zusätzliche Information bereitstellen (z.B. Rückmeldung an Fußgänger, Wechselverkehrszeichen). Weiterhin können Baugruppen zur Ansteuerung oder Überwachung von taktilen oder akustischen Signalen für Sehbehinderte vorgesehen sein.
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Das Vorhandensein von mindestens zwei Steckplätzen ermöglicht die Anordnung von zwei redundanten Baugruppen. Bei einer Einzelader-Ansteuerung der Baugruppen werden eine Spannung und/oder ein Strom zu den Baugruppen geschaltet und im Falle einer Lichtsignalanlage leuchtet das Signal (ohne Spannung/Strom ist das Signal aus/dunkel). Tritt ein Defekt bei einer der Baugruppen auf, ist eine komplette Demontage des Gehäuses der Anlage nicht erforderlich. Der Austausch kann mit besonderem Vorteil während des Normalbetriebs einer die Halterung umfassenden Anlage erfolgen.
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Wenn die Ansteuerung der Baugruppen beispielsweise über einen Bus erfolgt (zum Bespiel CAN-Bus, im Gegensatz zur Einzelader-Ansteuerung), liegt eine Dauerspannung an und es muss ein Befehl zum Ein-/Ausschalten gesendet werden. Bei nur zwei redundanten Baugruppen und einem Fehler in der Befehlserkennung einer Baugruppe, kann nicht entschieden werden, welche Baugruppe fehlerhaft und welche korrekt arbeitet. Als Folge müsste eine Lichtsignalanlage sich, trotz Redundanz, ausschalten. Bei drei Steckplätzen mit drei redundanten Baugruppen und einem Fehler kann jedoch eine „zwei aus drei“-Mehrheitsentscheidung getroffen werden.
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Weitere gegebenenfalls vorhandene Steckplätze könnten beispielsweise für nicht redundante Baugruppen vorgesehen sein, die Zusatzfunktionen ausüben.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Steckplatz ein gegebenenfalls verschiebbares drittes Element, das mit dem zweiten Element in Kontakt steht und vorzugsweise oberhalb von diesem angeordnet ist. Das dritte Element kann sich auch zum Sperren optischer Signale eignen. Das zweite und das dritte Element können baugleich ausgeführt sein.
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Das zweite Element und - falls vorhanden - das dritte Element können ferner eine Anzahl an Durchlassöffnungen aufweisen. Die Anzahl der DurchlassÖffnungen entspricht vorzugsweise der Anzahl von Aktoren, insbesondere optischer Aktoren, die eine Baugruppe umfasst. Vorzugsweise sind die Durchlassöffnungen mit den Aktoren zur Deckung bringbar, so dass insbesondere Licht hindurchtreten kann. Bei den Durchlassöffnungen handelt es sich vorzugsweise um runde Bohrungen. Die Durchlassöffnungen können mit einem Dichtungsring umgeben sein.
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Vorzugsweise umfasst die Halterung zwei oder mehrere Steckplätze, die nebeneinander angeordnet sind. Die Steckplätze können dabei in ihrer Höhe versetzt sein. Besonders bevorzugt liegen jedoch die Unterseiten von zwei oder mehr Steckplätzen in einer Ebene und sind vorzugsweise bündig.
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Ferner kann es bevorzugt sein, dass zwei oder mehr Steckplätze zwar nebeneinander angeordnet, die Unterseite von zumindest einem Steckplatz aber geneigt bzw. gedreht ist. Beispielsweise kann die Halterung drei nebeneinander angeordnete Steckplätze aufweisen, wobei die Unterseite des mittleren horizontal ausgerichtet ist und die Unterseiten der beiden äußeren Steckplätze gegenüber der Unterseite des mittleren Steckplatzes schräg verlaufen bzw. gedreht sind (vgl. 3). Durch eine solche schräge Anordnung des Steckplatzes kann beispielsweise die Ausrichtung der optischen Achse von LEDs auf opto-elektronischen Baugruppen beeinflusst werden.
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Vorzugsweise sind das erste Element, das zweite Element und das ggf. vorhandene dritte Element in etwa gleich lang. Besonders bevorzugt weisen die Elemente jeweils eine Länge auf, die größer ist als eine Länge L der Halterung. Dadurch kann die Handhabung beim Austausch von Baugruppen vereinfacht werden.
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Vorzugsweise ist die Halterung aus einem UV-stabilen und wetterfesten Kunststoff geformt, beispielsweise aus PVC (Polyvinylchlorid), PE (Polyethylen), PP (Polypropylen) oder PET (Polyethylenterephthalat). Auch die Elemente bestehen bevorzugt aus einem solchen Kunststoff. Besonders bevorzugt sind sämtliche Komponenten der Halterung durch Spritzgussverfahren herstellbar. Eine Herstellung mittels 3D-Druck ist ebenfalls denkbar.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Gehäuse für einen Signalgeber, umfassend mindestens eine Öffnung und eine in dem Gehäuse angeordnete Halterung wie sie oben beschrieben wurde. Die zumindest zwei Steckplätze der Halterung sind dabei durch die Öffnung erreichbar, also insbesondere mit dieser zur Deckung bringbar.
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Die Öffnung ist vorzugsweise mit einem Deckel oder einer an dem Gehäuse angebrachten Klappe verschließbar, insbesondere staub- und/oder wasserdicht verschließbar. Für den Austausch einer in dem Steckplatz angeordneten Baugruppe ist eine zeitaufwändige Demontage des Gehäuses nicht erforderlich. Vielmehr ist lediglich die Klappe oder der Deckel zu öffnen, um auf den Steckplatz zugreifen zu können. Üblicherweise ist die Öffnung an einer Seite, insbesondere Stirnseite, des Gehäuses angebracht, so dass ein gegebenenfalls vorhandenes Lichtsignal während dem Austausch nicht verdeckt wird.
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Auf einer Innenseite bzw. dem Boden des Gehäuses kann eine Platte aus Metall, insbesondere aus Kupfer oder Aluminium, angeordnet sein. Eine solche Platte kann insbesondere dann vorgesehen sein, wenn das Gehäuse aus einem Kunststoff geformt ist, um Verlustleistungen zu spreizen und abzuführen.
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Das Gehäuse kann ein Versteifungselement umfassen. Dabei kann es sich beispielsweise um zusätzliche Verstrebungen an den Außenseiten und/oder Innenseiten handeln. Insbesondere kann es sich um eine Art Rahmen handeln, der in das Gehäuse eingesetzt wird. Das Versteifungselement ist vorzugsweise aus Metall oder Kunststoff. Das Versteifungselement kann die Form eines rechteckigen Rahmens aufweisen (siehe 1). Insbesondere kann der rechteckige Rahmen auch an einer Seite (U-Form) oder an zwei Seiten (z.B. L-Form) offen sein.
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Das Gehäuse kann zweiteilig oder mehrteilig ausgebildet sein und insbesondere ein Oberteil und ein Unterteil aufweisen. Das Gehäuse besteht vorzugsweise aus Kunststoff und ist mittels 3D-Druck oder Spritzguss herstellbar. Bei einer Herstellung durch Spritzguss kann eine zwei- oder mehrteilige Ausgestaltung besonders bevorzugt sein. Die einzelnen Gehäusehalbteile können dann beispielsweise verschraubt oder verklebt werden, gegebenenfalls kann eine Dichtung zwischen ihnen angeordnet sein.
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Ferner kann es bevorzugt sein, dass das Gehäuse an einer Außenseite wenigstens ein Befestigungsmittel umfasst, mit dem es an einem Tragelement angebracht werden kann. Das Tragelement kann dann beispielsweise an einem Masten, einer Wand oder dergleichen befestigt werden. Bei dem Befestigungsmittel kann es sich im einfachsten Fall um eine Bohrung im Gehäuse handeln, durch welche eine Schraube geführt werden kann. Es kann sich auch um einen Vorsprung an der Außenseite des Gehäuses handeln, dessen Form insbesondere an die Art des Tragelements angepasst sein kann. Der Vorsprung kann einteilig mit dem Gehäuse ausgeführt sein.
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Das Gehäuse kann ferner Leuchtmittel und/oder Leuchtmittelverstärker umfassen.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Signalgeber mit dem oben beschriebenen Gehäuse und der Halterung. Die zumindest zwei Steckplätze der Halterung in dem Gehäuse sind dabei jeweils mit mindestens einer elektronischen Baugruppe besetzt, wobei die Baugruppe auf dem ersten versschiebbaren Element der Halterung angeordnet ist und mindestens zwei, insbesondere voneinander unabhängige, opto-elektronische Aktoren enthält.
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Vorzugsweise ist jedem Aktor ein Lichtschott zugeordnet. Das Lichtschott verhindert, dass sich von den Aktoren emittiertes Licht gegenseitig stört bzw. interferiert. Das Lichtschott ist bevorzugt oberhalb des zweiten Elements oder des dritten Elements (falls vorhanden) angeordnet und steht insbesondere durch einen Dichtungsring mit diesem in Kontakt. Im einfachsten Fall kann es sich bei dem Lichtschott um einen Hohlzylinder handeln, der jeweils das Licht verschiedener Aktoren voneinander abschirmt.
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Bei der elektronischen Baugruppe handelt es sich insbesondere um einen LED-Baugruppe. Vorzugsweise umfasst die Baugruppe 2 oder 3 LEDs als Aktoren, wobei bevorzugt die LEDs unabhängig voneinander Licht aussenden.
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Vorzugsweise umfasst der Signalgeber eine Halterung mit zwei oder mehr Steckplätzen, wobei zwei oder mehr der Steckplätze mit redundanten elektronischen Baugruppen besetzt sind.
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Besonders bevorzugt handelt es sich um einen Signalgeber, der in einer Lichtsignalanlage betrieben wird. Beispielsweise ein Kraftfahrzeug-Signalgeber mit drei optischen Aktoren oder ein Fußgänger-Signalgeber mit zwei optischen Aktoren.
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Von der Erfindung umfasst ist daher auch eine Signalanlage (kann auch als Lichtsignalsystem bezeichnet werden), die einen Signalgeber wie er oben beschrieben ist enthält.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Signalgebers ist es möglich, opto-elektronische Baugruppen mit zwei oder mehr Aktoren in nur einem Gehäuse anzuordnen. Es ist nicht mehr erforderlich, wie aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt, jedem Aktor eine eigene Signalkammer zuzuordnen.
- 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Signalgeber.
- 2 zeigt eine erfindungsgemäße Halterung.
- 3 zeigt eine erfindungsgemäße Halterung.
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Die 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Signalgeber 300 in einer Explosionsdarstellung. Der Signalgeber 300 umfasst ein erfindungsgemäßes Gehäuse 200, das aus einem Oberteil 201 und einem Unterteil 202 besteht. Das Oberteil 201 und das Unterteil 202 können aus einem wetterfesten Kunststoff mittels Spritzguss hergestellt werden. Das Oberteil 201 weist an einer Stirnseite eine Öffnung 2 auf, die mit einem abnehmbaren Deckel 4 verschließbar ist. Ferner hat das Oberteil 201 drei Aussparungen 29 für den Lichtaustritt. In die Aussparungen 29 werden üblicherweise jeweils eine Fresnel-Linse, eine Streuscheibe und eine Dichtung eingesetzt (die letztgenannten drei Elemente sind nicht dargestellt).
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Zwischen Oberteil 201 und Unterteil 202 befindet sich eine Dichtung 6. In den Boden des Unterteils 202 können Kühlkörper, beispielsweise aus Aluminium, (in dieser Perspektive nicht sichtbar) eingelassen sein, um gegebenenfalls entstehende Wärme zu verteilen und abzuführen. An gegenüberliegenden Stirnaußenseiten des Unterteils 202 befindet sich jeweils ein Befestigungsmittel 8 mit jeweils zwei Kabelverschraubungen 9.
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In dem Unterteil 202 ist ein Versteifungselement 12 angeordnet, das aus Kunststoff gefertigt ist. Das Versteifungselement 12 dient insbesondere als Schutz (Versteifung) für das Gehäuse 200. Ein solcher Schutz ist insbesondere in Montagebereichen vorgesehen, in denen Vandalismus stattfinden kann. Das Versteifungselement 12 kann mit dem Unterteil 202 fest verbunden sein, beispielsweise durch eine Schraubverbindung.
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Im Inneren des Oberteils 201 sind drei Lichtschotts 10 angeordnet, wobei jedes Lichtschott 10 eine Öffnung 25 aufweist. Jede Öffnung 25 ist mit einer Dichtung 11 versehen. An die drei Lichtschotts 10 schließt sich eine Halterung 100 an.
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Die Halterung 100 umfasst drei Steckplätze 16 mit jeweils einer Oberseite 17 und einer Unterseite 15. Die drei Steckplätze 16 sind bündig nebeneinander angeordnet, wobei die Unterseiten 15 in einer Ebene liegen. An der Unterseite 15 jedes Steckplatzes 16 ist ein verschiebbares erstes Element 18 angeordnet. Auf jedem der verschiebbaren ersten Elemente 18 ist eine elektronische Baugruppe 20 mit jeweils drei unterschiedlichen, voneinander unabhängigen opto-elektronischen Aktoren 21 angeordnet. Bei den Aktoren 21 handelt es sich um LEDs. Die Aktoren 21 bzw. LEDs sind jeweils mit einem Dichtungsring 19 umgeben. Jeder der drei Steckplätze 16 kann also mit einer LED-Baugruppe 20 besetzt werden, die jeweils drei unabhängige Lichtsignale erzeugen kann. Die drei LED-Baugruppen 20 sind baugleich. Es handelt sich also um drei redundante elektronische Baugruppen 20. An der Oberseite 17 von jedem Steckplatz 16 ist in einer Führung 24 ein zweites verschiebbares Element 22 angeordnet. Die Baugruppe 20 befindet sich also zwischen dem ersten Element 18 und dem zweiten Element 22. Oberhalb des zweiten Elements 22 ist in der Führung 24 ein verschiebbares drittes Element 26 angeordnet, das mit dem zweiten Element 22 in Kontakt steht (vgl. 2). Sowohl das zweite Element 22 als auch das dritte Element 26 weisen jeweils drei Durchlassöffnungen 28 für Licht auf. Die Durchlassöffnungen 28 sind mit den Aktoren 21 der Baugruppe 20 zur Deckung bringbar, sodass das Licht der LEDs ungehindert durch die Öffnungen 25 der Lichtschotts 10 treten kann. Die Lichtschotts 10 stehen jeweils durch die Dichtung 11 in Kontakt mit dem dritten Element 26, wobei jede Öffnung 25 drei Durchlassöffnungen 28 umschließt und so verhindert, dass sich von den Aktoren 21 einer Baugruppe 20 emittiertes Licht gegenseitig stört.
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Die Halterung 100 sowie die drei Elemente 18, 22, 26 können aus demselben Material wie das Gehäuse 200 bestehen und werden mittels Spritzguss hergestellt. Die Länge der Elemente 18, 22, 26 ist größer als die Länge L der Halterung 100. Der resultierende Überstand erleichtert insbesondere die Handhabung beim Austausch einer Baugruppe 20.
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Zur Entnahme einer der drei elektronischen Baugruppen 20, beispielsweise aufgrund eines Defekts, ist der Deckel 4 zu öffnen und das zu der zu entnehmenden Baugruppe 20 gehörende verschiebbare zweite Element 22 gemeinsam mit dem entsprechenden dritten Element 26 derart zu verschieben, dass der Lichtdurchgang versperrt ist. Die Durchlassöffnungen 28 der beiden Elemente 22, 26 sind also mit den Aktoren 21 (LEDs) der zu entnehmenden Baugruppe 20 nicht mehr zur Deckung gebracht. Gegebenenfalls kann auch nur eines der Elemente 22, 26 zum Versperren des Lichtdurchgangs verschoben werden. In einem nächsten Schritt wird dann das verschiebbare erste Element 18 durch Ziehen in Richtung der Öffnung 2 verschoben, wobei sich die zu entnehmende Baugruppe 20 löst und frei zur Entnahme ist.
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Der Einbau einer Baugruppe 20 in einen freien Steckplatz 16 erfolgt, indem die neue Baugruppe 20 auf das herausgeschobene erste Element 18 versetzt aufgesetzt wird und beide eingeschoben werden bis die Baugruppe 20 ihre korrekte Position in der Halterung 100 erreicht hat. Das Element 18 weist Erhebungen 31 auf, die beim Einschieben des Elements 18 gegen Kühlkörper der Aktoren 21 drücken und so die Baugruppe 20 fixieren. Sind die Baugruppen 20 in den Steckplätzen 16 redundant, werden die übrigen Baugruppen 20 in ihrer Funktion während eines Austauschs nicht beeinträchtigt. Der Signalgeber 300 bzw. die gesamte Signalanlage, die die beschriebenen Signalgeber 300 verwendet, muss nicht abgeschaltet werden. Die Sperrfunktion der verschiebbaren Elemente 22, 26 sorgt ferner dafür, dass kein Störlicht den weiteren Betrieb des Signalgebers 300 stört.
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Die 2 zeigt eine vergrößerte Einzeldarstellung der Halterung 100 in dem Signalgeber 300 gemäß der 1 mit dem Unterschied, dass lediglich einer der Steckplätze 16 mit einer Baugruppe 20 besetzt ist. Es werden analoge Bezugszeichen verwendet. Die drei Steckplätze 16 der Halterung 100 sind im Querschnitt gut zu erkennen. Der linke Steckplatz 16 ist meiner elektronischen Baugruppe 20 besetzt. Bei den übrigen beiden wurde auf die Darstellung der Elemente 18, 22, 26 verzichtet. Das verschiebbare erste Element 18 erscheint im Vergleich zu den in der Führung 24 angeordneten Elementen 22, 26 dicker. Dies liegt an den drei Erhebungen 31 (vgl. 1), die dem Fixieren der Baugruppe 20 dienen. Des Weiteren ist gut erkennbar wie der die LEDs umgebende Dichtungsring 19 den Kontakt zwischen dem zweiten Element 22 und der Baugruppe 20 vermittelt. Der Dichtungsring 19 sorgt insbesondere auch dafür, dass kein Licht der LEDs zur Seite durchscheinen kann. Auch die Dichtung 11 eines der Lichtschotts 10, die den Kontakt zum dritten Element 26 vermittelt, ist erkennbar.
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Die 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Halterung 100 im Querschnitt, bei welcher die Unterseiten 15 der Steckplätze 16 nicht alle in einer Ebene liegen. Anders ausgedrückt lägen hier die optischen Achsen der Aktoren nicht mehr in einer Ebene, wenn die Steckplätze 16 mit opto-elektronischen Baugruppen 20 besetzt wären. Für eine bessere Übersicht sind weder die Baugruppen noch die Elemente 18, 22, 26 dargestellt. Die Unterseiten 15 der äußeren Steckplätze 16 sind im Vergleich zu der des mittleren geneigt bzw. um ihre Längsachse gedreht. Das Lichtschott 10 mit der dazugehörenden Dichtung 11 ist an die Neigung der äußeren beiden Steckplätze 16 angepasst.
