DE1951199C - Signalleuchte, insbesondere für Eisenbahn-Verkehrssicherungsanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Signalleuchte mit einem aus einer Kombination von dioptrischen und reflektierenden Bauelementen bestehenden optischen System, einer Lichtquelle und mit lichtundurchlässigen, in der Form von Kegelstumpfmänteln, deren Spitze mit dem optischen Mittelpunkt der Lichtquelle zusammenfällt, ausgebildeten Absorptionsflächen zur Verhinderung von durch Fremdlicht hervorgerufenen Phantomerscheinungen, insbesondere für Eisenbahn-Verkehrssicherungsanlagen.

In dtr Verkehrssicherungstechnik ist es bekannt, zur Steuerung Signalleuchten einzusetzen. Dabei muß gewährleistet sein, daß durch von außen einfallendes Störlicht, wie Sonnenlicht, Scheinwerferlicht von Fahrzeugen usw., kerne sogenannten Phantomerscheinungen auftreten, die zu Mißdeutungen des Signalbildes führen können. Phantomerscheinungen beruhen bekanntlich darauf, daß durch das einfallende Störlicht für den Betrachter ein Signalbild entsteht, das jedoch nicht dem Steuerungszustand der Signalleuchte entspricht.

Es sind insbesondere in der letzten Zeit verschiedene Systeme bekanntgeworden, die alle dem Zweck dienen sollen, Signalleuchten für den Straßenverkehr phantomarm herzustellen. So ist es beispielsweise bekanntgeworden, zur Unterdrückung von Reflexionsphantomen die Signalabschlußscheibe in Form von Prismen auszubilden, so daß bestimmte Winkelbereiche des eintretenden Störlichtes so abgelenkt werden, daß für den üblichen Gebrauch der Signale eine ausreichende Phantomarmut erzielt wird. Solche Systeme besitzen leider die Eigenschaft, daß sie wesentliehe Teile der Lichtaustrittsfläche beschränken, so daß nur ein Teil der erzeugten Lichtstrahlen der Lichtquelle ungehindert austreten kann.

Es ist auch bekannt, in den Strahlengang schwach reflektierende lichtdurchlässige optische Mittel einzuschalten, die von außen auftreffende Lichtstrahlen wiederum nach außen reflektieren und damit verhindern, daß sie innerhalb des optischen Systems des Signals umgelenkt werden und so ein Signal vortäuschen können. Diese Systeme sind mit zweifachen Mangeln behaftet. Einmal wird nämlich das austretende Signallicht um den Betrag der Transparenzminderung geschwächt. Zum zweiten führt die Reflexion des Störlichtes in Richtung des Betrachters

zu einem weiteren unangenehmen Effekt des Phantomlichtes, nämlich zu dem sogenannten Weißphantom. Dieses Weißphantom führt bei farbigen Signallichtern dazu, daß die vorgeschriebenen Farben durch die Zumischung von Weißlicht aus diesen Farbbereichen entfernt werden. Dadurch werden die Signalfarben verwässert, so daß es insbesondere bei Einzelsignalen mit Symbolen zu Täuschungen führen kann.

Es ist auch bekannt, in den Strahlengang der Lichtaustrittsfläche eine Schicht aus optisch-zirkularpolarisierendem Material einzubringen, die nur Störlicht bestimmter Schwingungsrichtungen durchläßt und nach Reflexion innerhalb des optischen Systems wiederum umgelenkt wird, so daß nur austretende Lichtstrahlen bestimmter Schwingrichtung diese Schicht ungehindert passieren können. Auf diese Weise wird zwar das eingedrungene Störlicht fast völlig eliminiert, jedoch wird auch das von der Lichtquelle herrührende Signallicht um einen bestimmten Betrag geschwächt. Das gilt auch für Signalleuchten, bei denen zur Verhinderung von Pharitomlicht eine ganze Reihe, von kegelstumpfförmigen Absorptionsblenden eingebaut sind, die so angeordnet sind, daß sie in Richtung der von einer Lichtquelle ausgehenden Strahlen verlaufen, so daß sich also die Spitzen der Kegelstumpfmäntel im Zentrum der Lichtquelle befinden wurden. Auch bei diesen Signalleuchten wird der Anteil des von der Lichtquelle austretenden Lichts erheblich geschwächt, ganz abgesehen davon, daß die Herstellung solcher Mehrfachblenden sehr aufwendig ist, wenn die exakte Strahlenrichtung eingehalten werden soll. Man hat deshalb versucht, die erwähnten Signalleuchten, bei denen das austretende SignallLht in irgendeiner Weise beeinflußt und geschwächt wird, mit Lichtquellen höherer Lichtleistung auszustatten, d. h., daß Lichtquellen mit größerem Stromverbrauch eingesetzt werden, um der Hauptforderung gerecht zu werden, Signale mit stärkerer Lichtintensität zu erhalten. Insbesondere bei Eisenbahnsicherungsanlagen ist es jedoch nicht möglich, die Lichtquelle in ihrer Leistung beliebig zu steigern, da hier die Glühlampen in der Regel mit Niederspannung betrieben werden müssen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Signalleuchten zu vermeiden und eine Signalleuchte zu schaffen, die eine Eliminierung des Fremdlichtes erlaubt, gleichzeitig aber auch die optimale Ausnutzung der von der Lichtquelle gelieferten Lichtenergie gewährleistet, so daß die neue Signalleuchte ohne zusätzlichen Energieaufwand für die Lichtquelle trotzdem phantomfrei ist.

Ausgehend von der Überlagerung, daß zu diesem Zweck nur die eingangs erwähnten Signalleuchten mit einem kombinierten optischen System erfolgreich vorgesehen werden können, besteht die Erfindung darin, daß nur ein sich zum Diopter hin erweiternder beidseitig lichtabsorbierend ausgebildeter Kegelstumpfmantel mit dünner Wandstärke vorgesehen ist, dessen kleinere öffnung als zentrale Ausnehmung für den Lichtdurchtritt dient und im Durchmesser etwa den Abmessungen der Lichtquelle entspricht und der innerhalb seines Öffnungswinkels den Diopter und außerhalb der· reflektierenden Teil des optischen Systems aufweist.

Durch diese Ausgestaltung wird es mit einfachen Mitteln möglich, auch bei Signalleuchten mit einem kombinierten optischen System, nahezu ohne Beeinträchtigung des Signallichtes Phantomlicht wirksam zu vermeiden. Störende Lichtstrahlen, die durch den Diopter einfallen, werden dabei an der Innenfläche des kegelstumpfmantelförmigen Absorptionskörpers aufgefangen und störende Lichtstrahlen, die außen über den reflektierenden Teil in das Innere der Lampe gelangen können, werden an der Außenfläche des Kegelstumpfmantels absorbiert. Austretende

ίο Lichtstrahlen dagegen werden, da je nur eine dünne und in Richtung des Strahlenganges verlaufende Absorptionsfläche vorgesehen ist, nahezu überhaupt nicht beeinflußt, so daß die Vorteile einer Signalleuchte mit einem kombinierten optischen System, daß sich durch sehr hohe Lichtstärke auszeichnet, voll ausgenutzt werden können, ohne daß nachteilige und durch das Entstehen von Phantomlicht hervorgerufene Störungserscheinungen in Kauf genommen werden müssen.

ao Dabei ist es zweckmäßig, w:nn der reflektierende Teil der Optik nach Art eines Parabolspiegels ausgebildet ist, der die von der Lichtquelle ausgesandten Strahlen parallel zur optischen Achse des Systems rel'.sktiert. Sofern die Signalleuchten farbige:; Licht aussenden sollen und ein entsprechender Farbfilter vorgesehen ist, so empfiehlt es sich, dieses innerhalb des öffnungswinkels des Kegelstumpfmantels anzuordnen, damit das durch das Farbfilter von außen einfallende Fremdlicht vollständig absorbiert werden kann. Auch in dem Strahlengang zwischen der Lichtquelle und dem reflektierenden Teil der Optik kann ein zylindrisches Farbfilter eingesetzt werden.

Es wurde bereits oben angedeutet, daß die Erfindung besonders vorteilhaft bei Signalleuchten einzusetzen ist, wie sie beispielsweise in Eisenbahnsicherungsanlagen zur Anwendung komn on, die in der Regel energiearm mit Niederspannungsglühlampen betrieben werden müssen. Zur optimalen Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Lichtenergie ist es daher sehr vorteilhaft, wenn solche Signalleuchten mit Reflektoren hinter der Lichtquelle ausgerüstet sind, um auch noch das nach rückwärts abgestrahlte Licht zur Ausleuchtung des Signals heranzuziehen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn ein sphärischer Reflektor vorgesehen wird, in dessen Mittelpunkt die Lichtquelle liegt und wenn dieser Reflektor innerhalb des öffnungswinkels einer zweiten —bezogen auf die Strahlungsrichtung der Signalleuchte— sich in rückwärtiger Richtung öffnenden konischen Rotations-

5. fläche angeordnet ist. Es ist auch möglich, an Stelle oder zusätzlich zu der Verwendung der zweiten Rotationsfl'aciie mit Kegelstumpfform hinter der Lichtquelle eine konzentrisch zu dieser angeordnete zusätzliche zylindrisch ausgebildete lichtundurchlässige Rotationsfläche zuzuordnen. Auch dadurch kann vorteilhaft verhindert werden, daß von außen eindringendes Störlicht auf den sphärischen Reflektor gelangt, der hinter der Lichtquelle sitzt und unerwünschte Phantomerscheinungen hervorruft. Dabei ist es vorteilhaft, wenn diese zylindrische Rotationsfläche zwischen dem sphärischen Reflektor und der vorderen Kegclstumpfmantelflächc angeordnet ist und etwa den gleichen Durchmesser wie der sphärische Reflektor aufweist. Für den Fall, daß farbiges Signallicht ausgesandt werden soll, kann ferner zwischen der zylindrischen Rotationsfläche und dem Kegelstumpfmantel ein zylindrisches Farbfilter angeordnet sein.

Eine weitere Verbesserung des Absorptionsgrades tenden Strahlen liegenden Kegelstumpfmantels 9 ge-

dcr erfindungsgemäßen Einrichtung hinsichtlich ring ist. Anders stellen sich die Verhältnisse bei der

Fremdlicht kann dadurch erreicht werden, daß sich Betrachtung des Sirahlenganges von eintretendem

in Strahlungsrichtung der Signalleuchte an den Ke- Störlicht, beispielsweise der Störlichtstrahlen 10, 11,

gelstumpfmantel eine zusätzliche zylindrische, eben- 5 12 und 13 dar. Nur ein enger Einstrahlungsbereich

falls lichtundurchlässige Rotationsfläche anschließt. im Verlauf des Sirahlenganges 10 kann als echtes

Auch bei dieser Ausführungsform kann zur Erzeu- Phantomlicht in den an der Lichtquelle freigelasse-

gung von farbigem Signallicht zwischen Kegelstumpf- nen Ausschnitt des Kegelstumpf mantels 9 eindringen,

mantel und der Rotationsfläche ein zylindrisches Alle anderen Störlichter werden an den geschwärzten

Farbfilter eingeschaltet sein. Selbstverständlich ist es io Außen- und Innenflächen des Kegelstutnpfmantels 9

darüber hinaus möglich und vorteilhaft, weitere absorbiert.

Maßnahmen zur Ablenkung einfallender Fremdlichl- Bei der Ausführungsform nach Fig.2 ist der re-

strahlung vorzusehen, wie beispielsweise eine gegen- flektierende Teil der Optik durch einen katadioptri-

über der optischen Achse des Systems geneigt an- sehen Teil ersetzt. Dieser Teil ist mit 2' bezeichnet,

geordnete Frontscheibe. 15 Zur Erfassung des von der Lichtquelle 3 nach

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung rückwärts abgestrahlten Lichtes ist hier ein sphäri-

sind aus der Zeichnung und der nachstehenden Be- scher Hohlspiegel 16 angeordnet. Zur Vermeidung

Schreibung zu entnehmen. In der Zeichnung, welche der Phantomerscheinungen ist neben dem aus Fig. 1 Aiisführungsbeispiele der Erfindung zum Gegenstand bekannten Kegelstumpfmantcl 9 eine weitere lichtun-

hat, zeigt im einzelnen jeweils im Längsschnitt ao durchlässige Fläche, nämlich der Tubus 15, ange-

F i g. 1 eine Signalleuchte mit einem aus dioptri- bracht. Hier wird durch Kombination der beiden Absehen und reflektierenden Teilen aufgebauten opti- sorptionsflächen 9, 15 erreicht, daß mit Ausnahme sehen System und mit einer erfindungsgemäßen Ein- des in die lampcnscitigc öffnung des Kegelstumpfrichtung zur Vermeidung von Phantomlicht, man! λ:. 9 einfallenden Lichtes kein weiteres Stör-

F i g. 2 eine Signalleuchte mit einem aus dioptri- as licht, wie z. B. solches, das entsprechend dem Strah-

schen und katadioptrischen Teilen bestehenden opti- lengang 17, 17' verläuft, zu Phantomerscheinungen

sehen System mit zusätzlichem sphärischem Reflek- führen kann. Für die Ausbitdung als farbiges Signal

tor, ist ein Farbfilter 18 für den dioptrischen Teil 1 und

Fig.3 eine Ausführungsform einer Signalleuchte ein Farbfilter 19 für den katadioptrischen Teil 2'

ähnlich der nach Fig.2, wobei der kaladioptrische 30 vorgesehen.

Teil der Optik durch einen reflektierenden Teil aus- Eine ähnliche Ausführungsform, jedoch mit regetauscht ist und flektierendem System (wie bereits oben beschrieben),

F i g. 4 eine Ausführungsform einer Signalleuchte zei^t die Anordnung nach F i g. 3

mit dioptrischem und reflektierendem System, einem Hier ist wiederum zur Erfassung des rückwärtigen

sphärischem Reflektor sowie mehreren absorbieren- 35 Lichtstromes der sphärische Hohlspiegel 16 eingc-

dcn Rotationsflächen zur Vermeidung von Phantom- baut. Zur Abschirmung des einfallenden Störlichtes

licht. dienen der Kegelstumpfmantel 9 bzw. der Tubus 15,

CJcmäß Fig. 1 besteht die Optik einer Signal- und für farbiges Signallicht dienen, wie in Fig.2, die

leuchte aus einem dioptrischen Teil 1 und einem re- Filterscheibe 18 und das zylinderförmige Farbfilter

flektierenden Teil 2. Bei dem reflektierenden Teil 2 40 19.

der Optik handelt es sich um einen ringförmigen Pa- F i g. 4 zeigt hingegen eine Signalleuchte mit gerabolspiegel, in dessen Brennpunkt sich die Licht- wandeltem optischem System. Der dioptrische Teil 1' quelle 3 befindet. Von der Lichtquelle 3 auf den besteht hier aus einer Stufenlinse und der reflekiie-Spiegcl aufgeworfenes Licht wird von diesem somit rende Teil aus dem Ringspiegel 2". Zur Erfassung parallel zu der mit α bezeichneten optischen Achse 45 des rückwärts abgestrahlten Lichtstromes dient ein des Systems reflektiert. Der Erfassungswinkel der mit 16' bezeichneter sphärischer Hohlspiegel, in desOptik beträgt annähernd 180° des von der Licht- sen Mittelpunkt—wie auch bei den bereits beschriequelle3 abgestrahlten Lichtstromes. Nach vorn wird benen Ausfuhningsformen nach Fig.2 and3— die die Signalleuchte zur Erzielung der geforderten Lichtquelle 3 angeordnet ist und der gegebenenfalls Lichtverteilung mit einer Frontscheibe 4 abgeschlos- 50 ein Teil des reflektierenden Ringspiegels 2" sein sen. Von der Lichtquelle 3 herrührende Lichtstrah- kann. Die weitgehende Phantomfreibeit wild hier lcnS und 6 verlassen geradlinig den dioptrischen durch den dem Strahlengang angepaßten Kegel-Teil 1 der Optik, während die Strahlen 7 und 8 nach stumpf mantel und der diesen nach vom verlängernden Reflexion an dem reflektierenden Teil 2 der Optik zylindrischen Absorptionsfläche 2t erreicht Zur diese geradlinig verlassen. SS Verhinderung des Wiederaustritts von eingestrahltem

Dem Strahlengang angepaßt ist ein Kegelstumpf- Störl'cht in bestimmten Bereichen, z. B. gemäß dem mantel 9, der zur Absorption des von außen einfal- Strahlengang 17, IT, wird eine zusätzliche konische Ienden Fremdlichtes vorgesehen ist. Wie der Verlauf Absorptionsfläche 21 in den Strahlengang zum sphädes Strahlengangcs5,6,7 und 8 des austretenden riehen Hohlspiegel 16' angeordnet. Bei Verwendung Lichtes erkennen läßt, wird das aus der Signalleuchte 60 als farbige Signal kommen zusätzlich die Farbscheiaustrclende Licht nicht oder nur unwesentlich behin- ben 18 für den dioptrischen TeQ and der Farbfilt ordert, da die Wandstärke des in Richtung der austre- zylinder 19' für den reflektierenden Teil hinzu.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Signalleuchte mit einem aus einer Kombination von dioptrischen und reflektierenden Bauelementen bestehenden optischen System, einer Lichtquelle und mit lichtundurchlässigen, in der Form von Kegelstumpfmänteln, deren Spitze mit dem optischen Mittelpunkt der Lichtquelle zusammenfällt, ausgebildeten Absorptionsfiächen zur Verhinderung von durch Fremdlicht hervorgerufenen Phantomerscheinungen, insbesondere für Eisenbahn-Verkehrssicherungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein sich zum Diopter (1) hin erweiternder beidseitig lichtabsorbierend ausgebildeter Kegelstumpfmantel (9, 9') mit dünner Wandstärke vorgesehen ist, dessen kleinere öffnung als zentrale Ausnehmung für den Lichtdurchtritt dient und im Durchmesser etwa den Abmessungen der Lichtquelle (3) entspricht und der innerhalb seines Öffnungswinkels den Diopter (1) und außerhalb den reflektierenden Teil (2) des optischen Systems aufweist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß de; reflektierende Teil (2) der Optik als katadioptrischer Körper (2') ausgebildet ist, der die Lichtstrahlen nach Art eines Parabolspiegels parallel zur optischen Achse (a) des Systems reflektiert.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des öffnungswinkels des Kegelstumpfmantels (9, 9¹) ein Farbfilter (18) angeordnet ist.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Strahlengang zwischen der Lichtquelle (3) und dem reflektierenden Teil (2) der Optik ein zylindrisches Farbfilter (19,19') angeordnet ist.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Lichtquelle (3) ein sphärischer Hohlspiegel (16') angeordnet ist, in dessen Mh'elpunkt die Lichtquelle (3) liegt, und daß dieser Reflektor innerhalb des öffnungswinkels einer zweiten, sich — bezogen auf die Strahlungsrichtung (5) der Signalleuchte— in rückwärtiger Richtung öffnenden konischen Absorptionsfläche (21) angeordnet ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Lichtquelle (3) ein sphärischer Hohlspiegel (16) angeordnet ist und daß der Lichtquelle —konzentrisch zu dieser angeordnet — eine zusätzliche zylindrisch ausgebildete lichtundurchlässige Absorptionsfläche in Form eines Tubus (15) zugeordnet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Tubus (15) zwischen sphärischem Hohlspiegel (16) und dem Kegelstumpfmantel (9) angeordnet ist und etwa den gleichen Durchmesser aufweist wie der sphärische Hohlspiegel.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Tubus (15) und dem Kegelstumpfmantel (9) das zylindrische Farbfilter (19) angeordnet ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge-

kennzeichnet, daß sich —in Strahlungsrichtung (5) der Signalleuchte — an den Kegelstumpfmantel (9') eine zusätzliche zylindrische Absorptionsfläche (20) anschließt.

10. Einrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche zylindrische Farbfilter (19') zwischen dem Kegelstumpfmantel (9) und der Absorptio-rsfläche (21) angeordnet ist.

11. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalleuchte an der Vorderseite durch eine tarblose Frontscheibe (4,4', 22) abgeschlossen ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontscheibe (22) gegenüber der optischen Achse (α) des Systems geneigt angeordnet ist.