DE19837224A1 - Leuchteinrichtung für die Signalabgabe auf sowie die Kennzeichnung und Markierung von Verkehrsflächen - Google Patents

Abstract

Leuchteinrichtung für die Signalabgabe auf sowie die Kennzeichnung und Markierung von Verkehrsflächen, wobei in einem als Unterflurinstallation in die Oberfläche der Verkehrsfläche einbringbaren Gehäuse Lichtquellen bildende Halbleiterelemente eingesetzt sind, wobei eine in Einbaulage die Oberfläche bildende Abdeckung wenigstens teilweise aus Kunststoff gebildet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leuchteinrichtung für die Signalabgabe auf sowie die Kennzeichnung und Markierung von Verkehrsflächen, wobei in einem als Unterflurinstallation in die Oberfläche der Verkehrsfläche einbringbaren Gehäuse Lichtquellen bildende Halbleiterelemente eingesetzt sind.

Einerseits ist in allen Bereichen eine erhebliche Verkehrszu­ nahme zu verzeichnen; andererseits zeigt sich, daß die bishe­ rigen Verkehrssteuerungssignale noch immer nicht ausreichend sind. Insbesondere besteht ein Bedarf an signalgebenden Ele­ menten im Fahrbahnbereich, die im Rahmen einer Unterflurin­ stallation flexibel einsetzbar sind. Beispielsweise ist es wünschenswert, durch entsprechende, in der Fahrbahn eingelas­ sene Signalelemente Fahrspuren zeitweise für die eine Rich­ tung zu sperren und für die andere Richtung freizugeben und diese Sperrung und Freigabe je nach Verkehrsaufkommen variie­ ren zu können.

Bekannt sind im Straßenverkehrsbereich keine entsprechenden Unterflursignalanordnungen, sondern allenfalls in Spezialbe­ reichen, wie beispielsweise Flughäfen und dergleichen. Nicht überfahrbare Unterfluranordnungen mit Halbleiterelementen beispielsweise als Seitenbegrenzungssensor oder Schneefall­ sensor sind in Spezialfällen ebenfalls bekannt.

Im Alltagseinsatz kennt man die nur als Reflektoren ausgebil­ deten Spurbegrenzungsstifte, die einen nagelartigen Kopf mit Reflexionselementen haben. Diese über die Verkehrsfläche er­ habenen Elemente sind so kompakt ausgestaltet, daß sie über­ fahrbar sind, und sie sind nicht ansteuerbar. Entsprechende ansteuerbare Elemente sind aus der GB 2243636 A bekannt, wel­ che den Spurbegrenzungsstift entsprechen, aber in einem kom­ pakt vergossenen Leuchtkörper ansteuerbare LEDs aufweisen. Die Verwendung von LEDs an sich im Signalbereich ist bei­ spielsweise aus der EP 0 390 479 A2 bekannt, welche ein LED- Matrix-Feld offenbart, das zur Darstellung von Ampelsignalen, Verkehrsschildern und dergleichen ansteuerbar ist. Ein Ein­ satz im Unterflurbereich auf Verkehrsflächen ist nicht mög­ lich. Überfahrbare Leuchteinrichtungen für den Einsatz in Verkehrsflächen mit einer starken Glasabdeckung sind bei­ spielsweise aus der FR 2713747 bekannt. Ein entsprechendes Element gemäß der FR 2697617 weist ebenfalls eine obere Glasabdeckung auf, welche mit einem Metallrahmen montiert wird.

Schließlich offenbart das DE-GM 297 122 B3 eine Leuchtein­ richtung für den Einsatz auf Flughafen-Verkehrsflächen. Es handelt sich um ein komplex aufgebautes Element mit einem Unterflur einsatzbaren Gehäuse, in welches LED-Gruppen mon­ tiert werden, die durch segmentierte Glasabdeckungen abge­ deckt werden, um so die gewünschten Farben, Signale und Si­ gnalrichtungen sicherstellen zu können. Die auf den Abdeckun­ gen gebildeten Erhebungen, Segmentierungsrippen und derglei­ chen machen die Vorrichtung für den Einsatz in vielbefahrenen Verkehrsflächen, beispielsweise im Straßenbereich, ungeeig­ net, da sie dort eine Gefährdung beispielsweise für Motorrä­ der und dergleichen darstellen.

Aus dem Stand der Technik ist keine gattungsgemäße Leuchtein­ richtung bekannt, welche ohne aufwendige Montage modulartig aufbaubar und effektiv aber ohne Gefährdung im vielbefahrenen Verkehrsflächenbereich einsetzbar ist.

Dabei ist der Einsatz von Halbleiterelementen als Lichtquelle zeitgemäß und zu bevorzugen. Herkömmliche Lichtquellen im ge­ nannten Einsatzbereich sind Wolframhalogen- oder Glühlampen. Derartige Lichtquellen haben üblicherweise eine Lebensdauer von ca. 1000 bis 1500 Stunden. Da entsprechende Leuchtein­ richtungen Licht in unterschiedlichen Farben abstrahlen müs­ sen, kommt es beim Betrieb bekannter, mit Wolframhalogen- und Glühlampen ausgerüsteter Leuchteinrichtungen zu einem ver­ gleichsweise hohen Verbrauch an elektrischer Energie, da sol­ che Lichtquellen in einem großen Lichtwellenbereich Licht ab­ strahlen, von dem lediglich ein geringer Anteil für die Er­ zeugung von Licht in einer bestimmten Farbe nutzbar ist.

Mittels Halbleiterelementen kann die Lichtabstrahlung in ei­ ner vorgegebenen Farbe erfolgen, ohne daß irgendwelche opti­ schen Strahlungsfilterungen erforderlich wären. Auch bei ei­ ner Regelung eines solchen Halbleiterelements bleibt der Wel­ lenlängenbereich, innerhalb dessen das Halbleiterelement Licht abstrahlt, sehr eng und konstant. Entsprechend erzeugt ein solches Halbleiterelement außerhalb des sichtbaren Be­ reichs kaum Strahlung, insbesondere kaum wärmeerzeugende In­ frarot- oder Ultraviolettstrahlung. Der Energieaufwand für den Betrieb eines derartigen Halbleiterelements bzw. einer Leuchteinrichtung mit derartigen Halbleiterelementen ist so­ mit im Vergleich zu herkömmlichen Leuchteinrichtungen erheb­ lich reduziert, was u. a. darauf zurückgeht, daß der Einsatz jedweder Farbfilter nicht erforderlich ist. Darüber hinaus sind derartige Halbleiterelemente innerhalb von Mikrosekunden regelbar, im Vergleich zu einem Bereich von Sekunden bei her­ kömmlichen Glüh- bzw. Wolframhalogenlampen; hierdurch ergeben sich erhebliche praktische Vorteile bei der Verkehrsregelung. Die Nutzungsdauer solcher Halbleiterelemente beträgt durch­ schnittlich ca. 70000 Stunden, verglichen mit 1000 bis 1500 Stunden für die bei den heute üblichen Leuchteinrichtungen zum Einsatz kommenden Glüh- und Wolframhalogenlampen. Mit derartig ausgestalteten Leuchteinrichtungen ist eine für eine Signalerkennung erforderliche Leuchtdichte bereits in einer vergleichsweise weiten Entfernung zur Leuchteinrichtung ge­ schaffen, wobei darüber hinaus das Risiko eines Blendeffekts für den Fall vermieden wird, daß ein Fahrzeugführer sich in einem lediglich geringen Abstand zur Leuchteinrichtung befin­ det.

Ausgehend von dem vorbeschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Leuchteinrichtung der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, welche wirtschaftlich herstellbar ist, verkehrssicher und energiegünstig einsetzbar sowie einfach aufgebaut und mon­ tierbar ist und sich für den Alltagseinsatz im Unterflurbe­ reich im Bereich vielbefahrener Verkehrsflächen, vorzugsweise im Straßenbereich, eignet.

Zur technischen Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß eine in Einbaulage die Oberfläche bildende Abdeckung wenigstens teilweise aus Kunststoff gebildet ist.

Die Verwendung von Kunststoffabdeckungen beziehungsweise von Abdeckungen, die wenigstens bereichsweise aus Kunststoff ge­ bildet sind, erweitert die Möglichkeiten im Hinblick auf Ver­ einfachung der Montage, Erhöhung der Sicherheit und Heraus­ bildung von einfach auswechselbaren Moduln erheblich. In die Oberfläche der Verkehrsfläche kann ein Montagegehäuse einge­ bracht werden, welches je nach Erfordernissen und Gegebenhei­ ten ausgebildet ist, beispielsweise aus Kunststoff, Metall oder Kombinationen daraus. Die Abdeckung kann deckelartig ausgebildet sein, beispielsweise aus Epoxidharzen, welche so­ gar eingefärbt werden können, aus Thermoplasten oder derglei­ chen. Von vornherein kann die Abdeckung so hergestellt wer­ den, daß eine optische Beeinflussung der von den Halbleitere­ lementen abgestrahlten Strahlen erfolgt, beispielsweise eine Bündelung, eine Ausrichtung der Strahlengänge und derglei­ chen. Die Oberfläche kann unter Verkehrssicherheitsgründen ausgebildet werden, beispielsweise im Hinblick darauf, daß keine zu hohe Rauhigkeit ausgebildet ist, die eine überdurch­ schnittliche Verschmutzung und damit kurzfristige Signalver­ deckung ermöglicht, andererseits eine Hindernisfreiheit ga­ rantiert, so daß beispielsweise keine Motorrad gefährdenden Rippen ausgebildet sind. Abdeckung und Gehäuse können unter den Gesichtspunkten der beim Überfahren oder durch Temperatu­ runterschiede wirkenden Kräfte und Spannungen ausgebildet sein.

Die Halbleiterelemente der erfindungsgemäßen Leuchteinrich­ tung können vorteilhaft als lichtabstrahlende Dioden (LED) oder als lichtabstrahlende Polymere ausgebildet sein.

Es ist möglich, daß mehrere Halbleiterelemente der Leuchtein­ richtung ein Cluster bilden, wobei zu einem Cluster 2 bis 200, vorzugsweise 2 bis 30 Halbleiterelemente gehören kön­ nen. Hierdurch kann der Ausfall von Halbleiterelementen kom­ pensiert werden, da ein mehrere Halbleiterelemente aufweisen­ des Cluster auch dann noch funktionsfähig bleibt, wenn ein oder mehrere Halbleiterelemente ausfallen.

Die erfindungsgemäße Leuchteinrichtung kann in einer vorteil­ haften Ausführungsform als Clusteranordnung aus mehreren ein­ zelnen Clustern, z. B. aus 1 bis 30, vorzugsweise 1 bis 16 Clustern, ausgebildet sein. Hierdurch kann die räumliche Lichtverteilung der Leuchteinrichtung entsprechend den Stan­ dard- oder anderen Anforderungen optimiert werden. Die globa­ len, fotometrischen Eigenschaften der Leuchteinrichtung werden durch die Clusteranordnung bestimmt.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung sind die Halbleiterelemente eines Clusters, die vorzugsweise fassungsfrei ausgebildet sind, auf einem ge­ meinsamen Substrat angeordnet.

Wenn das die Halbleiterelemente halternde Substrat auf seiner den Halbleiterelementen zugewandten Seite mit einer Schicht aus einem reflektierenden Werkstoff versehen ist, ist es ge­ währleistet, daß die Strahlungsanteile der Halbleiterelemen­ te, die nicht in Richtung auf die Strahlenaustrittsfläche dem Clusters bzw. der Leuchteinrichtung gerichtet sind, weitest­ gehend dorthin umgelenkt werden.

Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leuchtein­ richtung, bei der ausgangsseitig der Halbleiterelemente eine Spiegeloberfläche angeordnet ist, mittels der die Abstrahlung der Halbleiterelemente abgelenkt wird, kann die Abstrahlrich­ tung der Leuchteinrichtung je nach Positionierung der Spie­ geloberfläche, praktisch beliebig vorgesehen werden.

Wenn die Strahlenaustrittsfläche der Leuchteinrichtung in ih­ ren Abmessungen etwa der Fläche des die Halbleiterelemente halternden Substrats entspricht, ergibt sich eine gleichmäßi­ ge und damit als angenehm empfundene Lichtabstrahlung der Leuchteinrichtung.

Wenn die erfindungsgemäße Leuchteinrichtung aus ggf. unter­ schiedlichen Clustern und/oder Clusteranordnungen modulartig zusammenstellbar ist, ist es möglich, eine derartige Leucht­ einrichtung für praktisch jeden denkbaren Einsatz und jede denkbare Anforderungen ohne großen Aufwand zusammenzufügen.

So kann beispielsweise eine Leuchteinrichtung, die bidirek­ tional ausgebildet ist und zwei Clusteranordnungen aufweist, von denen jede in eine zu der der anderen entgegengesetzte Richtung oder in zueinander geneigten Richtungen abstrahlt, zur Mittellinienanzeige eines Verkehrsweges und auch als Hal­ teleuchte eingesetzt werden.

Wenn die Clusteranordnungen dieser Leuchteinrichtung mehrere, z. B. drei oder fünf, nebeneinander angeordnete Cluster auf­ weisen, wobei einander benachbarte Cluster jeweils einen Win­ kel kleiner 180 Grad einschließen, kann eine Optimierung der räumlichen Verteilung des von der Leuchteinrichtung abge­ strahlten Lichts erreicht werden.

Sofern die Leuchteinrichtung omnidirektional ausgebildet sein soll, ist es vorteilhaft, wenn ihre Clusteranordnungen ge­ krümmt ausgebildet sind und einen Kreis bzw. einen Zylinder­ mantel bilden.

Die Abdeckung kann als ein die Cluster vollständig aufnehmen­ des Guß- oder Preßteil ausgebildet sein. Die Abdeckung und die Halbleiterelemente können ein integrales Bauteil bilden, beispielsweise indem die Halbleiterelemente vollständig in das die Abdeckung bildende Guß- oder Preßteil eingebettet sind. Das sich ergebende Leuchtmodul ist vorzugsweise mit Kontaktzungen versehen, so daß die in die Abdeckung eingebet­ teten Halbleiterelemente beispielsweise durch einfache Steck­ kontakte beim Einsatz in ein Unterflur eingesetztes Gehäuse angeschlossen sind. Die Ausbildung der Abdeckung als Guß- oder Preßteil, vorzugsweise mit eingebetteten Halbleiterele­ menten, Kontaktierungsleitungen und Kontaktzungen, hat erheb­ liche Vorteile. Die Abdeckung kann bereits mit Dichtungsele­ menten versehen sein, die ein zumindest wasserdichtes Aufset­ zen auf ein in der Verkehrsfläche befindliches Gehäuse zulas­ sen. Es können in das Guß- oder Preßteil mechanische Verstär­ kungselemente eingebracht sein, beispielsweise Faserverstär­ kungen, eingelegte Metallteile wie Tragringe, Tragscheiben und dergleichen. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Ab­ deckung in Form des beschriebenen Guß- oder Preßteils als "One-Way"-Modul ausgebildet sein. Die oben beschriebene Le­ bensdauer der Halbleiterelemente definiert eine vorherbe­ stimmte Gebrauchsdauer eines entsprechenden Moduls. Dieses kann nach Erreichen der Gebrauchsdauer oder auch bei Auftre­ ten eines Defektes einfach gegen ein entsprechendes Modul ausgetauscht und entsorgt werden. Hierdurch wird der Massen­ einsatz entsprechender Leuchteinrichtungen im Bereich auch vielbefahrener Verkehrsflächen vereinfacht und ermöglicht.

Sofern die Leuchteinrichtung in zwei Richtungen Licht ab­ strahlen soll, ist es vorteilhaft, wenn die Halbleiterelemen­ te in Reihen bzw. in Spalten angeordnet sind. Sofern die Leuchteinrichtung omnidirektional Licht abstrahlen soll, ist eine Anordnung der Halbleiterelemente in Kreisen bzw. Zylin­ dern vorteilhaft. Es sind jedoch auch andere Anordnungen der Halbleiterelemente möglich.

Durch die reflektierende Ausgestaltung der den Halbleiterele­ menten zugewandten Seite des Substrats kann im Zusammenwirken mit den Strahlungsaustrittabschnitten der Halbleiterelemente selbst ein elementares optisches System geschaffen werden, wenn die Abstrahlabschnitte der Halbleiterelemente die Form einer asphärischen Linse aufweisen. Der Einsatz und die Ver­ teilung des erzeugten Lichts kann hierdurch optimal gestaltet werden.

Die Halbleiterelemente der erfindungsgemäßen Leuchteinrich­ tung können aus einem anorganischen oder organischen Werk­ stoff, insbesondere aus Kunststoff, ausgebildet sein. Hier­ durch ergeben sich hinsichtlich des Gewichts sowie der Her­ stellungsmöglichkeiten erhebliche Vorteile.

Darüber hinaus können die einzelnen Cluster aus einem Kunst­ stoff vergossen oder gespritzt werden, wobei als Kunststoff ein recyclebarer Kunststoff eingesetzt werden kann. Es ist möglich, für die einzelnen Cluster einen gut wärmeleitenden Werkstoff auszuwählen, wobei auch ein druckfester Kunststoff zum Einsatz kommen kann.

Sofern die Cluster mit einem Gehäuse der Leuchteinrichtung eine kompakte Einheit bilden, entfällt jedweder hohler Kon­ vektionsraum, wie er bei den herkömmlichen Wolframhalo­ gen- und Glühlampen sowie dem damit einhergehenden Gebrauch von metallischen Gehäusen erforderlich war. Hierdurch können die Lasten, die auf ein Fahrzeug zurückgehen, besser auf die Fahrbahn weitergeleitet werden.

Den Halbleiterelementen kann eine Optikeinrichtung zur Strah­ lenbrechung und/oder Totalreflexion zugeordnet werden, wobei eine Hochleistungsoptik geschaffen werden kann, mittels der die Lichtabstrahlung optimal ausformbar ist, so daß sie den bereits eingangs erwähnten Anforderungen im Betrieb in jedem Fall genügt. Die Optik kann vorzugsweise in die Abdeckung in­ tegriert sein.

Sofern die Außenseite der Abdeckplatte leicht reinigbar und gehärtet ist, kann der Wartungsaufwand für die Leuchteinrich­ tung reduziert werden. Zweckmäßigerweise sollte die Außensei­ te der Abdeckplatte selbstreinigend ausgebildet sein, wobei es möglich ist, die Abdeckplatte in geeigneter Weise zu be­ schichten.

Eine kompakte Ausgestaltung der Leuchteinrichtung kann er­ reicht werden, wenn die Halbleiterelemente in einem Füllkör­ per eingebettet angeordnet sind.

Die einzelnen Halbleiterelemente sind zweckmäßigerweise voll- oder teilautomatisch hantierbar ausgebildet.

Zweckmäßigerweise sind die Cluster der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung Bestandteile eines redundant arbeitenden Systems, so daß in jedem Fall ein Totalausfall der erfin­ dungsgemäßen Leuchteinrichtung zuverlässig verhindert werden kann. Da aufgrund der redundanten Ausgestaltung des durch die Cluster gebildeten Systems nicht jedweder Ausfall eines ein­ zelnen Halbleiterelements unbedingt zum Austausch eines Clu­ sters führen muß, kann der Aufwand für die Instandhaltung der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung weiter reduziert werden.

Zur weiteren Vereinfachung des Zusammenbaus, des Umbaus oder der Reparatur der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung ist es vorteilhaft, wenn ein oder mehrere Cluster der Leuchteinrich­ tung als auswechselbare Teileinheit, insbesondere als Kasset­ te, ausgebildet ist bzw. sind. Ein Austausch einer zu der Leuchteinrichtung gehörenden Kassette kann dann in situ er­ folgen.

Eine derartige Kassette ist vorteilhafterweise typcodiert, so daß sie ausschließlich entsprechend ihrer in der Leuchtein­ richtung vorgegebenen Anordnung in die Leuchteinrichtung ein­ gebaut werden kann; hierdurch werden Fehler beim In-situ-Er­ satz derartiger Kassetten nahezu unmöglich gemacht.

In einer vorteilhaften Ausführungsform können zur Realisie­ rung dieser Typcodierung an der Außenseite der Kassette Vor­ sprünge bzw. Vertiefungen ausgebildet sein, die Vertiefungen bzw. Vorsprüngen an der die Kassette aufnehmenden Halterung der Leuchteinrichtung zugeordnet sind. Derartige Vorsprünge bzw. Vertiefungen können sowohl im Falle der Kassette als auch im Falle der leuchteinrichtungsseitigen Halterung zu de­ ren Verstärkung und Widerstandsfähigkeit gegen Scherbeanspru­ chungen beitragen. Mittels der Halterung können auf die Kas­ sette eingeleitete Lasten und Beanspruchungen auf die Fahr­ bahn übertragen werden, wobei es sich hier sowohl um mechani­ sche, nämlich statische und dynamische Lasten, als auch um thermische Belastungen handeln kann, die aus dem Erfordernis der Wärmeabfuhr resultieren. Zum Anschluß der Kassette ist an der Halterung eine gegen die Umgebung abgedichtete Fassung für elektrische Kontakte vorgesehen; um die Kassette in der gewünschten Weise an eine Energieversorgung anzuschließen, kann die Halterung auch ein Energieversorgungs- und Steue­ rungsteil aufweisen.

Wenn der Grundkörper bzw. das Gehäuse der Kassette mit einem elektrisch nichtleitenden Werkstoff, z. B. Harz oder Kunst­ stoff, ganz oder teilweise gefüllt ist, kann galvanische Kor­ rosion vermieden werden.

Ganz besondere Vorteile ergeben sich jedoch, wenn die LED- Cluster und die Abdeckung oder Teile davon gemeinsam als mo­ dulartige und leicht auswechselbare Kartusche ausgebildet sind. Im Idealfall ist die Gesamtabdeckung mit sämtlichen Leuchtquellen als einfach auswechselbare Kartusche ausgebil­ det.

Sofern dem elektrisch nichtleitenden Werkstoff ein nichtlei­ tender Füllstoff, z. B. Glas, beigegeben ist, kann die thermi­ sche Ableit- und die Belastungsaufnahmefähigkeit der Kassette gesteigert werden. Der thermische Widerstand zwischen den in der Kassette vorhandenen Clustern wird abgesenkt, so daß die Wärmeübertragung zwischen den Clustern und dem Grundkörper bzw. dem Gehäuse der Kassette auf thermischer Leitung anstel­ le von Konvektion beruht. Da innerhalb der Kassette keine Hohlräume vorgesehen sind, ist die Kassette inhärent wasser- und gasdicht.

Sofern die Wände, insbesondere eine Bodenwand des Grundkör­ pers bzw. des Gehäuses der Kassette als Wärmeleiter, z. B. aus rostfreiem Stahl oder Aluminium, ausgebildet sind bzw. ist, kann der Temperaturgradient innerhalb der Kassette reduziert werden.

Die Außenseite der Kassette ist vorteilhaft zumindest an den Hauptbeanspruchungsbereichen mit einer Härtung versehen; hierdurch können auf Abrieb, Kratzer oder Punktlasten zurück­ gehende Beschädigungen weitestgehend vermieden werden. Dar­ über hinaus kann eine solche Verstärkung insbesondere an den Befestigungspunkten der Kassette, dazu führen, daß die Last- und Scherbeanspruchungen besser am Aufnahmeteil der Leucht­ einrichtung verteilt werden können. Nach außen exponierte Oberflächen der Kassette oder der gesamten Leuchteinrichtung können mittels Saphir oder entsprechendem Glas gehärtet sein, so daß eine Wirkungsgradabschwächung der Leuchteinrichtung aufgrund von Abrieb, physikalischen oder chemischen Beschädi­ gungen vermieden wird.

Bei einer Ausgestaltung der Leuchteinrichtung als Unterflur­ feuer wird durch die Abwesenheit von Hohlräumen gesichert, daß die Leuchteinrichtung bzw. die sie ausbildenden Kassetten nicht mit Biegespannungen, sondern ausschließlich mit Drücks­ pannungen beaufschlagt werden. Da bei einer derart als Unter­ flurfeuer ausgestalteten Leuchteinrichtung der Temperaturan­ stieg aufgrund des Betriebs der Lichtquellen weniger als 20% des Temperaturanstiegs; bei herkömmlichen Leuchteinrichtungen beträgt, können die Beanspruchungen von das Unterflurfeuer überquerenden Reifen erheblich reduziert werden. Darüber hin­ aus kann das Risiko von Verbrennungen beim Betriebspersonal im wesentlichen ausgeschlossen werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind der Grundkörper bzw. das Gehäuse der Leuchteinrichtung aus einem nicht metallischen und elektrisch nichtleitenden Werk­ stoff ausgebildet. Der Einsatz derartiger Werkstoffe für Leuchteinrichtungen an Verkehrsflächen war bisher nicht prak­ tikabel, da die als Lichtquellen eingesetzten Wolframhalo­ gen- und Glühlampen zu hohe Temperaturen erzeugten. Da die im Fal­ le der Erfindung einsetzbaren nichtmetallischen und elek­ trisch nichtleitenden Werkstoffe elektrisch isolierend sind, tritt im Falle der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung keine galvanische Korrosion auf. Im Vergleich zu den für herkömmli­ che Leuchteinrichtungen einsetzbaren Werkstoffen ist der im Falle der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung vorgesehene Werkstoff mit einem geringen Aufwand in praktisch jede Ge­ stalt formbar. Der bei einer erfindungsgemäßen Leuchteinrich­ tung einsetzbare Werkstoff kann darüber hinaus als Wärmelei­ ter dienen, um die von der Leuchteinrichtung erzeugte Wärme zum die Leuchteinrichtung aufnehmenden Montageteil bzw. zur Fahrbahn abzuleiten. Da der gesamte Grundkörper bzw. das ge­ samte Gehäuse der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung durch die Auswahl des nunmehr einsetzbaren Werkstoffs als Isolator ausgestaltbar ist, ist kein kostenaufwendiger, separater Iso­ lator erforderlich. Für den Grundkörper bzw. das Gehäuse der Leuchteinrichtung kann ein recyclebarer Kunststoff eingesetzt werden, wodurch sich die daraus resultierenden, ökologischen Vorteile ergeben. Da die nunmehr zur Ausgestaltung der erfin­ dungsgemäßen Leuchteinrichtung einsetzbaren Werkstoffe eine erheblich höhere Lebensdauer im Vergleich zum Stand der Tech­ nik aufweisen, verlängern sich die Nutzungszyklen der erfin­ dungsgemäßen Leuchteinrichtung entsprechend.

Die Halbleiterelemente der erfindungsgemäßen Leuchteinrich­ tung können zwischen sehr niedrigen und sehr hohen Potentia­ len elektrisch regelbar sein, wobei der Wellenlängenbereich der abgegebenen Strahlung über den gesamten Regelungsbereich sehr eng und hinsichtlich Position und Weite durchweg kon­ stant ist, so daß über den gesamten Regelungsbereich Licht ein- und derselben Farbe abstrahlbar ist.

Wenn die erfindungsgemäße Leuchteinrichtung unterschiedliche Halbleiterelemente zur Abstrahlung von Licht in unterschied­ lichen Farben aufweist, wobei das abgestrahlte Licht unter­ schiedlicher Halbleiterelemente beliebig mischbar ist, kann das von der Leuchteinrichtung abgestrahlte Licht hinsichtlich Farbe und/oder Intensität beliebig eingestellt werden. Es ist somit möglich, mittels ein- und derselben Leuchteinrichtung Licht unterschiedlicher Farbe abzustrahlen. Hierzu kann es vorteilhaft sein, wenn die die Leuchteinrichtung bildenden Cluster aus Halbleiterelementen unterschiedlicher Art beste­ hen. Der Wirkungsgrad einer solchen Leuchteinrichtung kann dadurch erhöht werden, daß die Halbleiterelemente ihr Licht mit einer sehr schmalen Farbbandbreite und bei einer hohen Sättigung abstrahlen. Da sich die Farbe des abgestrahlten Lichts mit der Regelung der Intensität nicht spürbar ändert, kann eine Farbeinstellungsauswahl hinsichtlich des Wirkungs­ grades erfolgen. Mit einer derart ausgestalteten erfindungs­ gemäßen Leuchteinrichtung kann Licht praktisch im gesamten sichtbaren Farbbereich abgestrahlt werden, wobei alle tech­ nisch sinnvoll verwendbaren Farben möglich sind. Hierbei ist keine mechanische Bewegung von Lampen, Filtern oder anderer physikalisch zu bewegender Teile erforderlich; die entspre­ chenden Eigenschaften der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung ergeben sich aufgrund statischer, gesteuerter Bauteile. Durch die Addition von Farben, die durch einzelne Halbleiterelemen­ te erzeugt werden, kann das vom menschlichen Auge sichtbare Licht jede Farbe aufweisen, da eine Auflösung des Lichts un­ terschiedlicher Halbleiterelemente nach zwei Bogenminuten entsprechend einer Entfernung von 0,5 m von der Leuchtein­ richtung nicht mehr auflösbar ist.

Zweckmäßigerweise weist die Leuchteinrichtung eine Steuerein­ richtung zur Steuerung der Energieversorgung auf, mittels der die Leuchteinrichtung dimm- und/oder schaltbar ist.

Wenn diese Steuereinrichtung einen elektronischen Lichtregler aufweist, ist die Ansprechempfindlichkeit der Halbleiterele­ mente an die übliche Ansprechempfindlichkeit von Glüh- bzw. Wolframhalogenlampen anpaßbar, so daß die erfindungsgemäße Leuchteinrichtung mit herkömmlichen, Wolframhalogen- und Glühlampen aufweisenden Leuchteinrichtungen im gleichen Sy­ stem kombiniert werden kann.

Die Steuereinrichtung kann durch eine Energieversorgungslei­ tung und/oder eine separate elektrische oder optische Daten­ leitung in Signalverbindung mit einer Zentraleinheit stehen. Die Steuereinrichtung kann zur Regelung der Abstrahlintensi­ tät der Halbleiterelemente dienen. Darüber hinaus kann mit­ tels der Steuereinrichtung vorgegeben werden, in welche von mehreren möglichen Richtungen Licht abgestrahlt wird, sofern die Leuchteinrichtung als bidirektionale oder omnidirektiona­ le Leuchteinrichtung ausgebildet ist.

Mittels dieser Steuereinrichtung ist die Abstrahlintensität und die Anzahl der Licht unterschiedlicher Farbe abstrahlen­ den Halbleiterelemente einstellbar, so daß mittels der erfin­ dungsgemäßen Leuchteinrichtung Licht beliebiger Farbe in be­ liebiger Intensität abstrahlbar ist.

Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung eine bestimmte Auf­ einanderfolge von Aus- und gegebenenfalls unterschiedlichen Ein-Betriebszuständen einstellen.

Selbstverständlich ist es gemäß einer vorteilhaften Ausfüh­ rungsführungsform der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung möglich, mittels der Steuereinrichtung den Betriebszustand und die Funktionsfähigkeit der als Lichtquelle fungierenden Halbleiterelemente zu überwachen.

Wenn ein oder mehrere Cluster der erfindungsgemäßen Leucht­ einrichtung rotes, grünes bzw. blaues Licht abstrahlende Halbleiterelemente aufweist bzw. aufweisen, die alternierend angeordnet sind, ist es möglich, das beim Betrieb besonders wichtige variable Licht in jedweder gewünschten Form abzu­ strahlen. Hierdurch kann die Leuchteinrichtung in optimaler Weise an unterschiedliche klimatische Bedingungen angepaßt werden, wobei darüber hinaus selbstverständlich auch unter­ schiedliche Lichtverhältnisse berücksichtigt werden können. Da rot, blau und grün an den äußeren Ecken eines Farbdreiecks angeordnet sind und die Leuchteinrichtung entsprechende Halb­ leiterelemente in der gewünschten Anzahl aufweisen kann, kön­ nen mittels dieser Leuchteinrichtung sämtliche nach den ein­ gangs bereits genannten Standards vorgesehene Farben erzeugt werden. Darüber hinaus können mittels der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung die Anforderungen hinsichtlich der Licht­ ausbreitung ohne weiteres erfüllt werden.

Sofern mittels der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung ledig­ lich rotes, gelbes, oranges und grünes Licht abgestrahlt werden soll, ist es ausreichend, wenn ein oder mehrere Clu­ ster rotes bzw. grünes Licht abstrahlende Halbleiterelemente aufweist bzw. aufweisen, die alternierend angeordnet sind. Blaues Licht abstrahlende Halbleiterelemente sind in diesem Fall nicht erforderlich, da sie für die Lichtabstrahlung in den vorstehend erwähnten Farben keine Bedeutung haben. Sofern Licht nur in den genannten vier Farben, nämlich rot, gelb, orange und grün, erzeugt werden soll, führt der Verzicht auf blaues Licht abstrahlende Halbleiterelemente dazu, daß die erfindungsgemäße Leuchteinrichtung bei gleicher möglicher Lichtintensität mit geringeren Abmessungen gestaltet werden kann.

Es ist möglich, einander benachbarte Halbleiterelementreihen eines Clusters zueinander versetzt anzuordnen, wodurch u. U. eine dichtere Besetzung eines Substrats mit Halbleiterelemen­ ten erzeugt wird.

Sofern die Steuereinrichtung der erfindungsgemäßen Leuchtein­ richtung eine Pulsweitenmodulationsvorrichtung aufweist, mit­ tels der die den Halbleiterelementen zugeführte, elektrische Energie regelbar ist, ergibt sich für den Betrieb der erfin­ dungsgemäßen Leuchteinrichtung ein hoher Wirkungsgrad, wobei die zur Verfügung gestellte Energie mittels der Pulsweitenmo­ dulationsvorrichtung in optimaler Weise an die Anforderungen der Leuchteinrichtung bzw. die Anforderungen der Halbleitere­ lemente angepaßt werden kann. Es ist keine thyristorgesteuer­ te Energieversorgung erforderlich, die ihrerseits typischer­ weise Harmonisierungs- und reaktive Verluste in der Haupt­ quelle verursachen würde. Darüber hinaus ergibt sich beim Be­ trieb der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung kein strobosko­ pischer Effekt, der die korrekte Wahrnehmung der Leuchtein­ richtung beeinträchtigen könnte.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine prinzipielle Darstellung eines als lichtabstrah­ lende Diode ausgebildeten Halbleiterelements;

Fig. 2 bis 4 prinzipiell in Vorder-, Seiten- und Oberansicht eine erste Ausführungsform eines Clusters einer erfin­ dungsgemäßen Leuchteinrichtung;

Fig. 5 bis 7 prinzipiell in Vorder-, Seiten- und Oberansicht eine zweite Ausführungsform eines Clusters der erfin­ dungsgemäßen Leuchteinrichtung;

Fig. 8 eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung;

Fig. 9 eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung;

Fig. 10 eine Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung;

Fig. 11 eine Schnittdarstellung des z. B. in Fig. 8 dargestell­ ten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Leucht­ einrichtung;

Fig. 12 eine Fig. 11 entsprechende Darstellung, wobei die Leuchteinrichtung aus Clustern gemäß den Fig. 5 bis 7 ausgebildet ist;

Fig. 13 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung;

Fig. 14 bis 17 Prinzipdarstellungen von unterschiedliche Halb­ leiterelemente aufweisenden Clustern;

Fig. 18 eine Darstellung von vorgesehenen, festgelegten Farben;

Fig. 19 eine Prinzipdarstellung der Steuerung, Regelung und Überwachung von Signalanlagen;

Fig. 20 eine Prinzipdarstellung der Ausgangsseite einer Puls­ weitenmodulationsvorrichtung der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung;

Fig. 21 eine Steuereinrichtung der erfindungsgemäßen Leucht­ einrichtung;

Fig. 22 eine abgewandelte Steuereinrichtung der erfindungsge­ mäßen Leuchteinrichtung und

Fig. 23 eine fotografische Darstellung einer "One Way"-Ab­ deckung der Leuchteinrichtung in Epoxydharzausführung.

Eine erfindungsgemäße Leuchteinrichtung hat eine Vielzahl von Halbleiterelementen, die im Fall der im folgenden beschrie­ benen Ausführungsformen als lichtabstrahlende Dioden 1 ausge­ bildet sind. Die in Fig. 1 im Prinzip dargestellte, lichtab­ strahlende Diode 1 hat in demjenigen Bereich, in dem das er­ zeugte Licht aus der Diode 1 austritt, eine Ausgestaltung als asphärische Linse 2, wie dies insbesondere in Fig. 1 darge­ stellt ist.

Durch die asphärische Ausgestaltung der lichtbrechenden Linse 2 kann die Verteilung des durch die Diode 1 abgestrahlten Lichts optimiert werden.

Bei der lichtabstrahlenden Diode 1 handelt es sich insbeson­ dere um eine helle bzw. superhelle LED.

Die erfindungsgemäße Leuchteinrichtung setzt sich aus einer Vielzahl der vorstehend beschriebenen, lichtabstrahlenden Di­ oden 1 zusammen. Eine Mehrzahl derartiger, lichtabstrahlender Dioden 1 kann zu einem in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Clu­ ster 3 zusammengefaßt sein. Bei dem in Fig. 2 bis 4 darge­ stellten Ausführungsbeispiel hat das Cluster 3 zehn lichtab­ strahlende Dioden 1, die in zwei übereinander angeordneten Reihen zu je fünf lichtabstrahlenden Dioden 1 angeordnet sind.

Es ist möglich, daß die Mittellinien der Dioden 1 einer Reihe in bezug auf die Mittellinien der Dioden 1 einer benachbarten Reihe geneigt angeordnet sind.

Sämtliche lichtabstrahlende Dioden 1 dieses Clusters 3 sind fassungsfrei auf einem Substrat 4 angeordnet, welches als Halterung für die lichtabstrahlenden Dioden 1 dient. Das Clu­ ster 3 hat ein elementares, optisches System, zu dem eine re­ flektierende Schicht 5 gehört, die auf der den lichtabstrah­ lenden Dioden 1 zugewandten Seite des Substrats 4 aufgebracht ist. Zu diesem elementaren, optischen System gehören die as­ phärischen Linsen 2 der lichtabstrahlenden Dioden 1, die den Einsatz und die Verteilung des durch die lichtabstrahlenden Dioden 1 erzeugten Lichts optimieren. Die asphärische Linse 2 bildet jeweils die eigentliche aktive Oberfläche bzw. die Lichtaustrittsöffnung der lichtabstrahlenden Dioden 1.

Das in den Fig. 2 bis 4 dargestellte Cluster 3 ist als mit an­ deren gleichartigen oder ähnlichen Clustern 3 zusammenfügba­ res Modulteil ausgestaltet. An der Strahlungsaustrittsfläche 6 ist das Cluster 3 mittels einer Abdeckplatte 7 geschlossen, die bei dem in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Cluster 3 paral­ lel zum Substrat 4 angeordnet ist. Die Strahlungsaustrittsflä­ che 6 des Clusters 3 entspricht hinsichtlich ihren Abmessun­ gen im wesentlichen der Fläche des Substrats 4, die nahezu vollständig von den lichtabstrahlenden Dioden 1 abgedeckt ist.

Die lichtabstrahlenden Dioden 1 des Clusters 3 sind von einem den Raum zwischen dem Substrat 4 und der Abdeckplatte 7 aus­ füllenden Füllkörper 8 umgeben, der aus einem transparenten Werkstoff, z. B. aus einem Harz, hergestellt ist. Der Füllkör­ per 8 hat eine Aussparung 9, die unmittelbar dem durch die asphärischen Linsen 2 der lichtabstrahlenden Dioden 1 des Clusters 3 gebildeten Abstrahlabschnitt des Clusters 3 zuge­ ordnet ist; die Aussparung 9 wird zwischen der aktiven Ober­ fläche der lichtabstrahlenden Dioden 1 des Clusters 3 und dem Füllkörper B ausgebildet, um den Nutzen des durch die reflek­ tierende Schicht 5 des Substrats 4 und die asphärischen Lin­ sen 2 der lichtabstrahlenden Dioden 1 gebildeten elementaren optischen Systems nicht zu verlieren.

Der Brechungsindex des den Füllkörper 8 bildenden Werkstoffs entspricht zweckmäßigerweise demjenigen des die Abdeckplatte 7 bildenden Werkstoffs. Hierdurch können optische Verluste an der Kontaktfläche zwischen dem Füllkörper 8 und der Abdeck­ platte 7 verhindert werden.

Die Außenseite der Abdeckplatte 7 des Clusters 3 ist gehärtet und glatt ausgestaltet; sie kann darüber hinaus selbstreini­ gend sein.

Bei der Ausführungsform des Clusters 3, wie sie in den Fig. 2 bis 4 dargestellt ist, ist die durch den Pfeil in Fig. 3 dar­ gestellte Abstrahlrichtung des Clusters 3 senkrecht zur Ebene des Substrats 4 angeordnet.

Bei der anhand der Fig. 5 bis 7 dargestellten Ausführungsform des Clusters 3 wird die durch den Pfeil in Fig. 6 dargestellte Abstrahlrichtung des Clusters 3 um 90 Grad abgelenkt, wozu eine zwischen den lichtabstrahlenden Dioden 1 und der Strah­ lungsaustrittsfläche 6 des Clusters 3 angeordnete Spiegelober­ fläche 10 vorgesehen ist. Die Spiegeloberfläche 10 richtet die Lichtstrahlen im dargestellten Ausführungsbeispiel um 90 Grad um, so daß sie parallel zur Ebene des Substrats 4 aus dem Cluster 3 durch dessen Strahlungsaustrittsfläche 6 bzw. durch dessen Abdeckplatte 7 austreten.

In Fig. 8 ist ein Mittel- und Haltelicht für einen Abschnitt eines Verkehrsweges dargestellt. Hierbei handelt es sich um eine sog. bidirektionale Leuchteinrichtung, mit einer ersten Clusteranordnung 11, die in die eine, durch den Pfeil 13 ge­ kennzeichnete Richtung abstrahlt, und einer zweiten Clu­ steranordnung 12, die in die zu der der Clusteranordnung 11 entgegengesetzte Richtung, die durch den Pfeil 14 gekenn­ zeichnet ist, abstrahlt. Die geometrische Ausbildung der Leuchteinrichtung kann an die Erfordernisse und Gegebenheiten angepaßt werden. Die Leuchteinrichtung kann rund, mehreckig, viereckig oder dergleichen ausgebildet sein. Wesentlich ist, daß keine verkehrsgefährdenden Vorsprünge an der Oberfläche der Abdeckung ausgebildet sind. Die Abdeckplatte kann mit dem Clustern einstückig versehen sein. Insgesamt ist die Abdec­ kung mit den Halbleiterelementen als Einweg-Wegwerfteil aus­ gebildet.

Bei der in Fig. 8 dargestellten Leuchteinrichtung handelt sich um eine kompakte Einrichtung, wobei die beiden Clusteranord­ nungen 11, 12 in einem gemeinsamen Gehäuse 15 angeordnet sind. Derjenige Bereich des Innenraums des Gehäuses 15, der zwischen den beiden Clusteranordnungen 11, 12 sowie in Fig. 8 seitlich der beiden Clusteranordnungen 11, 12 angeordnet ist, ist mit einem geeigneten Werkstoff gefüllt. Das Gehäuse 1-5 kann metallisch ausgebildet sein.

Außer, daß sie in unterschiedliche Richtungen abstrahlen, entsprechend die Clusteranordnungen 11, 12 einander, so daß im folgenden lediglich die in Fig. 8 rechte Clusteranordnung 11 im einzelnen beschrieben wird.

Die Clusteranordnung 11 hat drei Cluster 3, die in einer Rei­ he nebeneinander angeordnet sind, wobei jedes dieser Cluster 3 beispielsweise die anhand der Fig. 2 bis 4 dargestellte Aus­ führungsform aufweisen kann. Das mittlere Cluster 3 ist rechtwinklig zur Mittellinie 16 des Verkehrsweges angeordnet, wobei es diese Mittellinie 16 in seinem mittleren Bereich schneidet. Die beiden äußeren Cluster 3 schließen mit dem mittleren Cluster 3 jeweils einen Winkel ein, der geringfügig kleiner als 180 Grad ist. Hierdurch wird eine effiziente, ho­ rizontale Lichtverteilung erreicht. Die Abdeckung der in Fig. 8 dargestellten Leuchteinrichtung hat eine gehärtete, glatte und damit in einfacher Weise reinigbar ausgestaltete Außen­ fläche.

Die in Fig. 9 dargestellte Leuchteinrichtung dient ebenfalls zur Markierung der Mittellinie eines Verkehrsweges, jedoch an einem gekrümmten Abschnitt desselben, und als ein dort ein­ setzbares Haltelicht. Sie unterscheidet sich von der in Fig. 8 dargestellten Leuchteinrichtung dadurch, daß die Abstrahl­ richtungen der beiden Clusteranordnungen 11, 12 zueinander geneigt sind und daß je Clusteranordnung 11, 12 fünf einzelne Cluster 3 vorgesehen sind, bei denen es sich ebenfalls um solche der in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Ausführungsformen handeln kann. Das mittlere Cluster 3 der beiden Clusteranord­ nungen 11, 12 ist, da es sich um einen gekrümmten Abschnitt des Taxiway handelt, zur Mittellinie CL der Leuchteinrichtung versetzt und geneigt. Die Cluster 3 der beiden Clusteranord­ nungen 11, 12 schließen mit dem jeweils benachbarten Cluster 3 ebenfalls einen Winkel Alpha ein, der etwas kleiner als 180 Grad ist. Die Cluster können auch umlaufend angeordnet sein.

Fig. 10 zeigt eine in sämtliche Richtungen wirkende Leuchtein­ richtung. Bei der dargestellten Ausführungsform sind sechs gekrümmte Cluster 17 vorgesehen, die miteinander einen ge­ schlossenen Kreis bilden und voneinander durch Segmentstege 18 getrennt sind. Die Segmentstege 18 stehen jedoch an der oberen Oberfläche nicht vor und stellen somit auch keinerlei Verkehrsgefährdung, vorzugsweise für Motorräder, dar. Mittels der sechs gekrümmten Cluster 17 kann Licht praktisch in alle Richtungen abgestrahlt werden.

Bei den vorstehend anhand der Fig. 8 bis 10 beschriebenen Leuchteinrichtungen kann die äußere, optische Oberfläche transparent und hart ausgestaltet sein, so daß eine Wirkungs­ gradabschwächung der Leuchteinrichtungen aufgrund von Abrieb und physikalischen oder chemischen Beschädigungen vermieden wird. Die äußere, optische Oberfläche kann derart gehärtet bzw. beschichtet sein, daß etwaige fresnell'sche Verluste re­ duziert werden.

In den Fig. 11 und 12 sind Querschnitte von Leuchteinrichtun­ gen dargestellt, die etwa den in den Fig. 8 bis 10 dargestell­ ten Leuchteinrichtungen entsprechen und die als Unterflur­ leuchten ausgebildet sind. Sie unterscheiden sich im wesent­ lichen dadurch, daß in Fig. 11 Cluster 3 der anhand der Fig. 2 bis 4 beschriebenen Ausführungsform eingesetzt werden, wohin­ gegen im Falle der Unterflurleuchte gemäß Fig. 12 Cluster der anhand der Fig. 5 bis 7 erläuterten Ausführungsform zum Ein­ satz kommen.

Die Leuchteinrichtung gemäß Fig. 11 und 12 ist mit wesentli­ chen Teilen unterhalb des Bodenniveaus 19 angeordnet. Durch Ausbildung von Abdeckungen mit rechteckigem Querschnitt kann die Leuchteinrichtung auch absolut oberflächenbündig ausge­ bildet sein. Die in den Fig. 11 und 12 dargestellten Pfeile kennzeichnen die Abstrahlrichtungen der Unterflurleuchten.

Wie insbesondere aus Fig. 11 hervorgeht, ist der das bzw. die Cluster 3 aufweisende Teil der Unterflurleuchte in Form einer Kassette 20 ausgestaltet, die als solche eine ohne großen Aufwand austauschbare Einheit bildet. Eine derartige Unter­ flurleuchte kann eine oder mehrere solcher Kassetten 20 auf­ weisen. Je nach Ausgestaltung der Leuchteinrichtung können mehrere gleichartige oder ggf. auch unterschiedliche Kasset­ ten zu der Leuchteinrichtung zusammengestellt sein.

Eine solche Kassette 20 ist in einer vorteilhaften Ausfüh­ rungsform bauartcodiert, wobei die Bauartcodierung ihrer An­ ordnung innerhalb der Leuchteinrichtung entspricht. Hierdurch werden Fehler bei einem In-situ-Ersatz der Kassette 20 nahezu unmöglich. Die Bauartcodierung kann durch kassettenseitige Vorsprünge oder Aussparungen verwirklicht sein, wobei dann entsprechende Aussparungen bzw. Vorsprünge in einem Aufnahme­ teil 21 der Leuchteinrichtung vorgesehen sind. Derartige re­ liefartige Ausgestaltungen bzw. mit Eindrücken versehene Aus­ gestaltungen der Kassette 20 bzw. des Aufnahmeteils 21 können darüber hinaus zur Widerstandsfähigkeit gegen Scherbeanspru­ chungen beitragen.

Der Grundkörper bzw. das Gehäuse der Kassette 20 ist ganz oder teilweise mit einem elektrisch nichtleitenden Werkstoff gefüllt, z. B. einem Harz oder Kunststoff; hierdurch wird gal­ vanische Korrosion vermieden. Dem nichtleitenden Werkstoff kann ein thermisch leitendes Material, beispielsweise Glas, beigegeben werden, um so die thermische Ableit- und die Bela­ stungsaufnahmefähigkeit der Kassette 20 zu steigern.

Die Wärmeübertragung zwischen den Clustern 3 und dem Grund­ körper bzw. dem Gehäuse der Kassette 20 basiert dann auf thermischer Leitung anstelle von Luft-/Gas-Konvektion, so daß der thermische Widerstand der Kassette 20 erheblich reduziert ist.

Da kein Konvektionsgas vorhanden ist, führen etwaige Kraft­ fahrzeuglasten, die auf die Kassette 20 wirken, nicht zu Bie­ ge-, sondern ausschließlich zu Druckspannungen, die einfacher aufgenommen bzw. abgeleitet werden können.

Da innerhalb der Kassette 20 keine Hohlräume und damit kein Konvektionsgas vorhanden ist, ist die Kassette 20 inhärent wasser- und gasdicht.

Der in der Kassette 20 stattfindende Temperaturanstieg be­ trägt lediglich weniger als 20% des Temperaturanstiegs bei einer Leuchteinrichtung mit einer herkömmlichen Wolframhalo­ genlichtquelle, so daß Fahrzeugreifen weitaus geringer bean­ sprucht werden und Verbrennungen von Betriebs- und Wartungs­ personal ausgeschlossen werden können.

Die Bodenwand der Kassette 20 kann durch einen Wärmeleiter, z. B. rostfreien Stahl oder beschichtetes Aluminium, ausgebil­ det sein; hierdurch wird der Temperaturgradient innerhalb der Kassette 20 reduziert.

Die Außenseite der Kassette 20 kann gehärtet, z. B. aus einem rostfreien Stahl, ausgebildet sein, so daß auf Abrieb, Krat­ zer oder Punktlasten zurückgehende Beschädigungen vermieden werden.

Befestigungspunkte der Kassette 20 können verstärkt ausgebil­ det sein, so daß Last- und Scherbeanspruchungen auf der die Kassette 20 lagernden Struktur bzw. dem Aufnahmeteil 21 bes­ ser verteilt werden können.

Die Einleitung von Energie bzw. die Übertragung von Signalen zur Kassette 20 wird durch selbstreinigende und selbstabdich­ tende Kontakte bewerkstelligt. Ein wasser- und dampfdichter Schutz gegen die Umgebung ist vorgesehen.

Aufgrund der Ausgestaltung der Leuchteinrichtung mit lichtab­ strahlenden Dioden 1 geschieht die elektrische Energieüber­ tragung zwischen der Kassette 20 und den übrigen Teilen der Leuchteinrichtung auf einem sehr niedrigen Spannungsniveau, so daß ein "heißer" Kassettenersatz ohne die Gefahr der Be­ schädigung der elektrischen Kontakte und ohne das Risiko ei­ nes elektrischen Schlags für das Personal durchführbar ist; das Spannungsniveau liegt hierbei unterhalb von einer Spit­ zenspannung von ca. 25 V.

Die Kassette 20 ist oberhalb einer Energieversorgungs- und Steuereinrichtung 22 der Leuchteinrichtung angeordnet.

Da die Kassette 20 weitestgehend ohne Hohlräume konstruiert ist, widersteht sie mechanischen Beanspruchungen von 100 G und Schwingungsbeanspruchungen bis zu 30 G, wobei es unerheblich ist, ob die Leuchteinrichtung energiert oder nichtenergiert ist.

Mittels des Aufnahmeteils 21 werden auf die Kassette 20 ein­ geleitete Lasten und Beanspruchungen auf die Fahrbahn über­ tragen. Bei diesen Belastungen handelt es sich um statische und dynamische, mechanische Lasten sowie um thermische Lasten, die aus dem Erfordernis der Abfuhr der erzeugten Wärme ent­ stehen.

Fig. 13 zeigt eine Ausführungsform der Leuchteinrichtung, die in herkömmlicher Weise oberhalb einer Fahrbahn angeordnet ist. Auch dort ist eine modulartig austauschbar gestaltete Kassette 20 oberhalb einer Energieversorgungs- und Steuerein­ richtung 22 angeordnet, wobei die Energieversorgungs- und Steuereinrichtung 22 mittels einer lösbaren Kupplung 23 ober­ halb des Bodenniveaus 19 angeordnet wird.

Fig. 14 zeigt in Prinzipdarstellung ein Cluster 3, welches aus roten, grünen und blauen, lichtabstrahlenden Dioden 1 zusam­ mengesetzt ist. Die lichtabstrahlenden Dioden 1 jeder Farbe sind hinsichtlich der Intensität, mit der sie Licht abstrah­ len, in noch zu beschreibender Weise regelbar. Dadurch, daß die lichtabstrahlenden Dioden 1 jeder der drei Farben in der jeweils gewünschten Intensität Licht abstrahlen können, kann mittels des in Fig. 14 gezeigten Clusters 3 praktisch Licht in sämtlichen sichtbaren Farben abgestrahlt werden, wobei dar­ über hinaus dieses Licht mit unterschiedlicher Intensität ab­ strahlbar ist. Durch die Farben rot, grün und blau wird, wie sich insbesondere im Zusammenhang mit Fig. 18 ergibt, die Mög­ lichkeit geschaffen, Licht jeder Intensität und in jeder für mögliche Signale denkbaren Farbe abzustrahlen.

Mit einer derartigen Ausgestaltung eines Clusters 3 kann auch weißes Licht mit unterschiedlicher Intensität abgestrahlt werden, was bei herkömmlichen Leuchteinrichtungen Schwierig­ keiten bereitet. Dies geht darauf zurück, daß rot, grün und blau im Farbspektrum etwa an den Ecken eines Dreiecks ange­ ordnet sind, welches den sichtbaren Farbbereich beschreibt, wie aus Fig. 18 hervorgeht.

Das aus dem Cluster 3 austretende Licht ist in einer Entfer­ nung von zwei Bogenminuten entsprechend einem Beobachtungsab­ stand von 10 m nicht mehr in einzelne Lichtquellen differen­ zierbar, so daß für jedwede Zwecke Licht in der gewünschten Farbe und Intensität geschaffen werden kann. Dies gilt insbe­ sondere auch für geltende Standards, z. B. ICAO, FAA, DOT, CIE, MIL-C-25050.

Insbesondere für die Erzeugung variablen, weißen Lichts eignet sich am besten ein Cluster 3, welches, wie bereits erwähnt, lichtabstrahlende Dioden 1 enthält, deren Licht rot, blau bzw. grün ist. Diese drei Farben sind, wie bereits erwähnt, an den äußeren Ecken des aus Fig. 18 ersichtlichen Dreiecks angeordnet, welches den genannten Standards entspricht.

Zur Kennzeichnung von Markierungen und Routenhinweisen für Fahrzeuge sind zumindest vier Farben erforderlich, nämlich rot (R), gelb (Y), orange und grün (G) . Für eine solche An­ wendung ist es einfacher und weniger aufwendig, wenn ein Clu­ ster 3 lediglich zwei unterschiedliche Arten von lichtab­ strahlenden Dioden 1 enthält, nämlich solche, die rotes Licht und solche, die grünes Licht abstrahlen. Ein derartiges Clu­ ster 3 ist prinzipiell in Fig. 15 dargestellt. Hierbei kann auf blaues Licht abstrahlende Dioden 1 verzichtet werden.

Die Cluster 3 gemäß Fig. 16 und Fig. 17 unterscheiden sich von den in Fig. 14 und Fig. 15 dargestellten Clustern 3 lediglich dadurch, daß die einzelnen, lichtabstrahlenden Dioden 1 nicht in zueinander versetzten Reihen angeordnet sind; vielmehr sind im Falle der Cluster 3 gemäß den Fig. 16 und 17 die un­ ter- bzw. übereinander angeordneten, lichtabstrahlenden Dioden 1 nicht zueinander versetzt.

Lichtabstrahlende Dioden 1 sind von unterschiedlichen Her­ stellern und in unterschiedlichen Farben am Markt erhältlich. So stellt beispielsweise die Firma Toshiba LED zur Abstrah­ lung von Licht in roter, oranger und gelber Farbe her; die Firma Hewlett-Packard stellt Dioden zur Abstrahlung von Licht in bernsteinfarbener, oranger, rot-oranger und roter Farbe her; die Firma Ledtronics stellt Dioden zur Abstrahlung von Licht in grüner, gelber, oranger, roter und blauer Farbe her.

Die Steuerung der Energiezufuhr zu den lichtabstrahlenden Di­ oden 1 wird mit minimalen Verlusten durch eine Pulsweitenmo­ dulationsvorrichtung 24 erreicht, wobei der Spitzenstrom in einem Initialisierungsverfahren eingestellt wird, mittels dem die Bauart der lichtabstrahlenden Diode entsprechend dem Er­ gebnis eines Vergleichs des Spannungsabfalls über eine Kette von lichtabstrahlenden Dioden mit dem Spannungsabfall über eine Bezugs-LED identifiziert wird.

Anhand von Fig. 19 wird nunmehr die Steuerung bzw. Einbezie­ hung und Integration der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtun­ gen in ein Steuersystem erläutert.

Eine Verkehrszentrale 25, eine Ausweichzentrale 26 sowie eine Wartungszentrale 27 sind in geeigneter Weise an eine Steue­ rung 28 für Fahrtrouten angeschlossen. Diese Steuerung 28 wiederum ist mit Unterstationen 29, 30, 31 verbunden, von de­ nen in Fig. 19 lediglich die Unterstation 29 eingehender dar­ gestellt ist.

Es sei darauf hingewiesen, daß in Fig. 19 eine sternförmige Verbindung zwischen der Steuerung 28 und den Unterstationen 29, 30, 31 dargestellt ist, daß es aber grundsätzlich auch möglich ist, eine Schleifenverbindung oder eine Busverbindung vorzusehen.

Die Unterstation 29 hat eine Untersteuereinrichtung 32 mit einem Panel 33. An die Untersteuereinrichtung 32 sind jeweils über ein CCR 34 und eine Masterschaltung 35 die eigentlichen Steuereinrichtungen 22 der erfindungsgemäßen Leuchteinrich­ tungen angeschlossen.

Zu der Steuereinrichtung 22, die im einzelnen in den Fig. 21 und 22 dargestellt ist, gehört die bereits erwähnte Pulswei­ tenmodulationsvorrichtung 24. Ihre Ausgangsleistung kann va­ riieren, wie aus Fig. 20 hervorgeht, deren oberer Teil eine Ausgangsleistung der Pulsweitenmodulationsvorrichtung 24 mit niedriger Intensität und deren unterer Teil eine Ausgangslei­ stung der Pulsweitenmodulationsvorrichtung 24 mit hoher In­ tensität darstellt.

Die in den Fig. 21 und 22 dargestellten Steuereinrichtun­ gen 22 unterscheiden sich lediglich dadurch, daß die in Fig. 21 dargestellte Steuereinrichtung 22 keine separate Datenlei­ tung 36 aufweist, sondern lediglich eine Energieversorgungs­ leitung 37 hat, die auch zur Datenübermittelung dient.

Zur Steuereinrichtung 22 gehört eine Leistungsadaption- und Sensoreinheit 38, die an die Pulsweitenmodulationsvorrichtung 24 und einen Controller 39 angeschlossen ist.

Die Pulsweitenmodulationsvorrichtung 24 ist ebenfalls an den Controller 39 und einen Auslaßsensor 40 angeschlossen, der ebenfalls an den Controller 39 angeschlossen ist und über den die lichtabstrahlenden Dioden 1 der Leuchteinrichtung ange­ steuert werden. Der Controller 39 ist über ein Modem 41 und einen Anschlußkreis 42 an die Energieversorgungsleitung 37 bzw. die Datenleitung 36 angeschlossen.

Als Controller 39 kann ein Gerät der Bauart Intel 8051 zum Einsatz kommen. Als Unterstationssteuereinrichtung 32 kann ein PC eingesetzt werden, wobei es sich um einen SICOMP-PC handeln kann.

Die Steuerung der Leuchteinrichtung beinhaltet die Regelung der Abstrahlintensität der Dioden 1, die Auswahl derjenigen Richtung bzw. derjenigen Richtungen, in die von der Leucht­ einrichtung Licht abgestrahlt werden soll, die Auswahl der Farbe, in der Licht abgestrahlt werden soll, die Lichtblink­ codierung bzw. die zeitliche Aufeinanderfolge von Lichtimpul­ sen, einen zeitabhängig gesteuerten Ein- und/oder Aus-Be­ trieb, eine Überwachung der Dioden 1, eine automatische "Power on Default-start-up"-Auswahl und eine automatische "Fallback Default"-Auswahl bei Steuerungsausfall. Weitere op­ tionale Merkmale sind möglich.

Die an der Steuereinrichtung 22 eingehende Eingangsleistung wird automatisch erfaßt und an die Anforderungen der Leucht­ einrichtung angepaßt.

Für den Fall einer Standard-Konstantstrom-Serienkreis-Ein­ gangsleistung wird die Ausgangsleistung der Pulsweitenmodula­ tionsvorrichtung 24 so angepaßt, daß das für Wolframhalo­ gen- bzw. Glühlampen typische, exponentielle Ansprechverhalten ge­ schaffen wird, so daß die erfindungsgemäße Leuchteinrichtung mit herkömmlichen Leuchteinrichtungen in ein und demselben Kreis kombiniert werden können.

Das Modem 42 codiert die modulierten Steuersignale aus der Energieversorgungsleitung 37 oder der Datenleitung 36 und ordnet die Steuersignale zu. Alternierend moduliert und co­ diert das Modem 41 Überwachungssignale, die von der Leucht­ einrichtung kommen, um diese für ein zentrales Steuer- und Überwachungssystem verfügbar zu machen. Das Modem 41 arbeitet in zwei Richtungen, um die Steuer- und Überwachungssignale in geeigneter Weise übertragen zu können.

Bestandteil der Steuereinrichtung 22 ist ein Überwachungs­ teil, mittels dem die Leuchteinrichtung auf Leitungsbruch, Erdschluß, Zuleitungsfehler und dergleichen überwacht wird.

Die Cluster 3 können z. B. auch mittels einer Selenzelle auf Funktionsfähigkeit überwacht werden.

Claims (33)

1. Leuchteinrichtung für die Signalabgabe auf sowie die Kenn­ zeichnung und Markierung von Verkehrsflächen, wobei in einem als Unterflurinstallation in die Oberfläche der Verkehrsflä­ che einbringbaren Gehäuse Lichtquellen bildende Halbleitere­ lemente eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine in Einbaulage die Oberfläche bildende Abdeckung we­ nigstens teilweise aus Kunststoff gebildet ist.

2. Leuchteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mittels der Abdeckung die von den Halb­ leiterelementen (1) abgestrahlten Strahlen optisch beein­ flußbar sind.

3. Leuchteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Halbleite­ relementen abgestrahlten Strahlen mittels der Abdeckung bün­ del- und richtbar sind.

4. Leuchteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in Einbaulage äu­ ßere Oberfläche der Abdeckung für den Einsatz im überfahrba­ ren Bereich einer Verkehrsfläche ausgebildet ist.

5. Leuchteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß deren Halbleiterele­ mente (1) als lichtabstrahlende Dioden (LED) oder als licht­ abstrahlende Polymere ausgebildet sind.

6. Leuchteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Halbleitere­ lemente (1) ein Cluster (3) bilden.

7. Leuchteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Clusteranordnung aus mehreren einzelnen Clustern (3) ausgebildet ist.

8. Leuchteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterelemen­ te (1) eines Clusters (3) auf einem gemeinsamen Substrat (4) angeordnet sind.

9. Leuchteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das die Halbleiter­ elemente (1) haltende Substrat (4) auf seiner den Halbleite­ relementen (1) zugewandten Seite mit einer Schicht (5) aus einem reflektierenden Werkstoff versehen ist.

10. Leuchteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß ausgangsseitig der Halbleiterelemente (1) eine Spiegeloberfläche (10) ange­ ordnet ist, mittels der die Abstrahlrichtung der Halbleitere­ lemente (1) abgelenkt wird.

11. Leuchteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus gege­ benenfalls unterschiedlichen Clustern (3) und/oder Clusteran­ ordnungen (11, 12) modulartig zusammenstellbar ist.

12. Leuchteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß diese mehrere Clusteranordnungen mit unterschiedlichen und gegebenenfalls variablen Abstrahlrichtungen umfaßt.

13. Leuchteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehre­ re Cluster der Leuchteinrichtung als auswechselbare Teilein­ heit, insbesondere als Kartusche, ausgebildet sind.

14. Leuchteinrichtung nach Anspruch 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abdeckung zumindest bereichsweise integraler Bestandteil der auswechselbaren Einheiten ist.

15. Leuchteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung als ein die Cluster umfassendes Guß- oder Preßteil ausgebil­ det ist.

16. Leuchteinrichtung nach Anspruch 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Halbleiterelemente vollständig in das Guß- oder Preßteil eingebettet sind.

17. Leuchteinrichtung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Guß- oder Preß­ teil Kontaktzungen zur Kontaktierung der Halbleiterelemente aufweist.

18. Leuchteinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Guß- oder Preß­ teil Dichtungselemente aufweist.

19. Leuchteinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß in das Guß- oder Preßteil mechanisch verstärkende Elemente eingebracht sind.

20. Leuchteinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Guß- oder Preß­ teil mit den Halbleiterelementen als "One-Way"-Modul ausge­ bildet ist.

21. Leuchteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß deren Halblei­ terelemente (1) in Reihen bzw. Spalten angeordnet sind.

22. Leuchteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß deren Halblei­ terelemente einen Abstrahlabschnitt (2) in Form einer asphä­ rischen Linse aufweisen.

23. Leuchteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleite­ relemente (1) aus einem anorganischen oder organischen Werk­ stoff, insbesondere aus Kunststoff, ausgebildet sind.

24. Leuchteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Cluster (3) aus einem vorzugsweise recyclebaren Kunststoff vergossen oder gespritzt ausgebildet sind.

25. Leuchteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Cluster (3) aus einem gut wärmeleitenden Werkstoff ausgebil­ det sind.

26. Leuchteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Cluster (3) aus einem druckfesten Kunststoff ausgebildet sind.

27. Leuchteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper bzw. das Gehäuse der Kassette (20) mit einem elektrisch nichtleitenden Werkstoff, z. B. Harz oder Kunststoff, ganz oder teilweise gefüllt ist.

28. Leuchteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß deren Halblei­ terelemente (1) zwischen sehr niedrigen und sehr hohen Poten­ tialen elektrisch regelbar sind.

29. Leuchteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß diese unter­ schiedliche Halbleiterelemente (1) zur Abstrahlung von Licht in unterschiedlichen Farben aufweist, wobei das abgestrahlte Licht unterschiedlicher Halbleiterelemente (1) beliebig mischbar ist.

30. Leuchteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß deren Steuer­ einrichtung (22) durch eine Energieversorgungsleitung (37) und/oder eine separate elektrische oder optische Datenleitung (36) in Signalverbindung mit einer Zentraleinheit ist.

31. Leuchteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß mittels deren Steuereinrichtung (22) eine bestimmte Aufeinanderfolge von Aus- und gegebenenfalls unterschiedlichen Ein-Betriebszu­ ständen einstellbar ist.

32. Leuchteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß mittels deren Steuereinrichtung (22) der Betriebszustand und die Funktions­ fähigkeit der Halbleiterelemente (1) überwachbar ist.

33. Leuchteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß deren Steuer­ einrichtung (22) eine Pulsweitenmodulationsvorrichtung (24) aufweist, mittels der die den Halbleiterelementen (1) zuge­ führte elektrische Energie regelbar ist.