DE10358053A1

DE10358053A1 - Lichtsignal

Info

Publication number: DE10358053A1
Application number: DE10358053A
Authority: DE
Inventors: Jörg Liebscher; Dirk Zimmermann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-12-05
Filing date: 2003-12-05
Publication date: 2005-07-14
Also published as: CN1624376A; EP1538059B1; US20050122719A1; DE502004001032D1; ATE334031T1; EP1538059A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lichtsignal mit einem Leuchtmittel und einem ersten optischen System (3), insbesondere zur Darstellung von Signalbegriffen bei schienengebundenen Verkehrswegen. Um verschiedenartige Leuchtmittel unter Beibehaltung des ersten optischen Systems (3) verwenden zu können, ist vorgesehen, dass zwischen dem Leuchtmittel und dem ersten optischen System (3) ein zweites optisches System (6) angeordnet ist, dessen Brennpunkt (9) im Wesentlichen mit dem lichteintrittsseitigen Brennpunkt des ersten optischen Systems (3) übereinstimmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lichtsignal gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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 bekannten Lichtsignalen wird als Leuchtmittel überwiegend eine Glühlampe verwendet, deren Licht mittels eines optischen Systems in einen definierten Raumwinkel gerichtet wird. Das optische System beinhaltet in der Regel Fresnellinsen oder asphärische Linsen, in deren lichteintrittsseitigem Brennpunkt die Glühwendel der Glühlampe angeordnet ist. Mit der Einführung neuartiger Leuchtmittel, insbesondere auf der Basis von LED (lichtemittierende Dioden) ergibt sich zunehmend die Notwendigkeit, Glühlampen durch modernere Leuchtmittel zu ersetzen. Problematisch dabei ist vor allem die optische Anpassung, da das vorhandene optische System auf die spezielle Abstrahlcharakteristik der Glühlampe abgestimmt ist. Moderne Leuchtmittel besitzen eine gänzlich andere Abstrahlcharakteristik, so dass der bloße Ersatz der Glühlampe, beispielsweise durch eine LED-Anordnung, mit Lichtverlusten in dem für die Darstellung des Signalbegriffs relevanten Raumwinkel verbunden ist. Um gleichwertige optische Eigenschaften des Lichtsignals zu gewährleisten, muss daher in der Regel das komplette optische System durch ein für das neue Leuchtmittel spezifisches optisches System ersetzt werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Lichtsignal der gattungsgemäßen Art anzugeben, das für Leuchtmittel unterschiedlicher Art die Weiterverwendung des vorhandenen optischen Systems ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Zwischenschaltung eines zweiten optischen Systems, das ein Abbild des Leuchtmittels im lichteintrittsseitigen Brennpunkt des vorhandenen optischen Systems erzeugt, ergibt sich die Möglichkeit, das Signalgehäuse samt bündelnder Optik ohne Qualitätseinbußen hinsichtlich des auszuleuchtenden Raumwinkels weiterzuverwenden. Es ist lediglich erforderlich, einen Großteil der von den neuen Leuchtmittel abgestrahlten Lichtmenge auf einen Brennpunkt zu fokussieren, der mit dem Brennpunkt des ersten optischen Systems übereinstimmt. Dieses zweite optische System kann eine einfache Sammellinse oder auch eine Fresnel-Platte sein, an die keine besonderen Qualitätsanforderungen gestellt werden müssen. Das qualitativ hochwertige erste optische System sorgt für die optimale Ausleuchtung des für die Sichtbarkeit des Signalbegriffes, insbesondere durch das Bedienungspersonal der schienengebundenen Verkehrsmittel, maßgeblichen Raumwinkels. Besonders vorteilhaft ist die Weiterverwendbarkeit des ersten optischen Systems bei Eignung desselben für die Fernbereichs- und die Nahbereichsdarstellung von Signalbegriffen, d. h. bei Vorhandensein einer Spezialoptik, zum Beispiel am unteren Rand des ersten optischen Systems, zur Lichtstreuung nach unten, d. h. in Bodenrichtung.

Gemäß Anspruch 2 ist das neue Leuchtmittel eine LED-Anordnung. Häufig sollen Leuchtzeichen oder Lichtsignale, die bisher mit Glühlampen ausgestattet sind, auf der Basis von LED umgerüstet werden, da LED vergleichsweise preiswert, langlebig und lichtstark sind. Bekannte LED-Lichtsignale bestehen im Wesentlichen aus einer rasterartigen Anordnung mehrerer LED, welche jeweils mit einem Reflektor ausgestattet sind, wobei ein lichtbündelndes optisches Element und gegebenenfalls eine Frontscheibe vorgesehen sind. Das Optikelement muss dabei möglichst für unterschiedliche Anbringungs- und Beobachtungspunkte, Kurvenradien des Schienenweges und Erkennungsweiten geeignet sein. Um auf die Entwicklung und den Einbau derartiger Optikelemente verzichten zu können, ist erfindungsgemäß lediglich eine optische Anpassung auf das bewährte optische System für Glühwendel-Leuchtmittel vorgesehen. Dieses zur Anpassung dienende zweite optische System kann vergleichsweise einfach aufgebaut sein, da lediglich das Licht in einen Brennpunkt fokussiert werden muss und keine Berücksichtigung von Nah- und Fernbereich, Kurvenradien und anderen Parametern erforderlich ist.

Die LED-Anordnung nach Anspruch 2 kann dabei gemäß Anspruch 3 eine einzelne LED mit fokussierender Linse, welche das zweite optische System bildet, sein.

Gemäß Anspruch 4 kann aber auch eine LED-Matrix zur Bildung einer vorgegebenen Abstrahlfläche mit mehreren LED-Modulen bestückt sein. Vorzugsweise enthält jedes Modul eine bestimmte Anzahl einzelner LED, die derart verschaltet sind, dass ein Sicherheitskonzept bezüglich LED-Ausfall realisierbar ist. Außerdem kann jedes LED-Modul mit einem eigenen Optikelement ausgestattet sein. Die Gesamtheit der Optikelemente aller LED-Module der LED-Matrix bilden dann das erfindungsgemäße zweite optische System. Die LED-Module samt Optikelementen sind bevorzugt in einem Gehäuse untergebracht, welches in der Nähe der Lichtaustrittsfläche in einer Matrixplatte dich tend eingesetzt ist. Die LED können beispielsweise entsprechend der Module gruppenweise auf einer Platine angeordnet sein und gemeinsam bestromt werden. Weitere konstruktive Maßnahmen können zur Berücksichtigung der Betriebsparameter der LED, beispielsweise hinsichtlich der Temperierung, vorgesehen sein. Ein Optimum bezüglich Lichtleistung, Ausnutzung und Lebensdauer liegt bei einem Betriebszustand etwas unterhalb der empfohlenen Werte. Unter solchen Bedingungen verbessert sich – im Gegensatz zur Glühlampe – auch die relative Lichtausbeute, d. h. die Helligkeit je eingesetzter Leistungseinheit.

Als moderne Leuchtmittel, die für den Glühlampenersatz infrage kommen, können gemäß Anspruch 4 auch flächige Leuchtelemente, beispielsweise auf der Basis organischer LED, vorgesehen sein. Auch für diese – wie für jegliche weitere denkbare Leuchtmittel, beispielsweise auf Lichtleiterbasis – ist durch den Einsatz einer Lichtbündeloptik, die keine Abbildungsqualität aufweisen muss, die Weiterverwendung der Hauptoptik ermöglicht.

Nahfolgend wird die Erfindung anhand figürlicher Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:
1 den prinzipiellen Aufbau eines herkömmlichen Glühlampen-Signals und
2 ein Signalaufbau mit LED-Matrix.
In 1 ist das Funktionsprinzip eines Glühlampensignals nach dem Stand der Technik veranschaulicht. Die Glühwendel 1 einer Glühlampe 2 ist dabei im Brennpunkt eines optischen Systems 3 der Brennweite f1 angeordnet. Charakteristisch für die Glühwendel 1 ist ein Strahlungskegel 4, dessen Öffnungswinkel den Durchmesser und die optische Achse 5 des optischen Systems 3 bestimmt. Das optische System 3 ist dabei üblicher weise für Fresnel- und/oder asphärische Linsenform derart berechnet, dass sich eine hohe Lichtintensität für den Fernbereich und für den schräg nach unten gerichteten Nahbereich ergibt, wobei standortspezifische Parameter, wie beispielsweise der Gleisradius am Aufstellungsort, berücksichtigt sind.
Um dieses hochwertige optische System auch für andere Leuchtmittel anstelle der Glühwendel 1 verwenden zu können, ist ein zweites optisches System 6 in Form eine fokussierenden Linse vorgesehen, wie aus 2 ersichtlich. Das Licht einer LED-Matrix 7, die mit mehreren LED 8 bestückt ist, wird durch dieses zweite optische System 6 der Brennweite f2 auf einen Brennpunkt 9 fokussiert, der mit dem Brennpunkt des ersten optischen Systems 3 und damit mit der Glühwendellage in 1 übereinstimmt. Auf diese Weise wird durch das vorgelagerte zweite optische System 6 im Brennpunkt 9 quasi ein glühwendelartiger Lichtfleck erzeugt, der mittels des übernommenen ersten optischen Systems 3 in den gewünschten Fernbereich und mittels eines angedeuteten Linsensegmentes 10 in den Nahbereich gestreut wird.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das vorstehend angegebene Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung von den Merkmalen der Erfindung Gebrauch machen.

Claims

Lichtsignal mit einem Leuchtmittel und einem ersten optischen System (3), insbesondere zur Darstellung von Signalbegriffen bei schienengebundenen Verkehrswegen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Leuchtmittel und dem ersten optischen System (3) ein zweites optisches System (6) angeordnet ist, dessen Brennpunkt (9) im Wesentlichen mit dem lichteintrittsseitigen Brennpunkt des ersten optischen Systems (3) übereinstimmt.
Lichtsignal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel als LED-Anordnung ausgebildet ist.
Lichtsignal nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Anordnung aus einer einzelnen LED besteht, die eine fokussierende Linse als zweites optisches System aufweist.
Lichtsignal nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Anordnung als LED-Matrix (7) mit einer Mehrzahl im Wesentlichen gleichartiger LED-Module, die eine im Wesentlichen kreisförmige Abstrahlfläche definieren, ausgebildet ist.
Lichtsignal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel als im Wesentlichen kreisförmige Leuchtfläche, insbesondere auf der Basis organischer LED, ausgebildet ist.