DE19916238C2 - Kennleuchten-Anordnung für Einsatzfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kennleuchten-Anordnung für Einsatzfahrzeuge mit einer an dem Einsatzfahrzeug angebrachten, intermittierende Lichtblitze aussendenden Kennleuchte zum Erkennbarmachen des Einsatzfahrzeuges für andere Verkehrsteilnehmer schon aus großer Entfernung.

"Einsatzfahrzeuge" sind Fahrzeuge in besonderen Einsätzen auf der Straße. Darunter fallen Fahrzeuge von Polizei, Zoll, Feuerwehren, Rettungsdiensten.. Solche Fahrzeuge sind mit besonderen Kennleuchten-Anordnungen versehen, welche auf besondere Gefahrenpunkte und Verkehrssituationen aufmerksam machen. Sie signalisieren z. B. bei Polizei und Feuerwehr Vorfahrtrechte des Einsatzfahrzeugs. Bei Rettungsdiensten wird besondere Rücksichtnahme der übrigen Verkehrsteilnehmer gefordert. Bei Polizei, Zoll, Feuerwehr und Rettungsdiensten sind die Kennleuchten in Deutschland blau.

Es gibt verschieden solcher Kennleuchten-Anordnungen. Eine Art solcher Kennleuchten- Anordnung sind Front- oder Heckblitzer. Das sind Kennleuchten, die starke, gepulste Lichtsignale jeweils nur in eine Richtung, nämlich nach vorn in Fahrtrichtung oder nach hinten entgegen der Fahrtrichtung abgeben. Eine zweite Art von Kennleuchten- Anordnungen sind Rundum-Kennleuchten. Das sind Warnlampen, die üblicherweise auf dem Wagendach angeordnet sind und ein umlaufendes Lichtbündel erzeugen. Zu diesem Zweck sitzt eine Lampe auf einer sich um die eigene Achse drehenden Mechanik mit einem Reflektor. Solche Rundum-Kennleuchten warnen somit durch für den Beobachter gepulst erscheinendes Licht in einem Winkelbereich von 360°. Eine dritte Art von Kennleuchten sind Warnbalken. Solche Warnbalken werden üblicherweise auf dem Fahrerhaus oder im vorderen Fahrzeugbereich montiert. Die Warnbalken weisen in der Mitte eine akustische Warnanlage auf und auf beiden Seiten von dieser akustischen Warnanlage jeweils eine Rundum-Kennleuchte.

Als Lampen werden bei den bekannten Kennleuchten-Anordnungen üblicherweise Halogen- oder Glühlampen verwendet. Es werden aber alternativ hierzu auch Blitzlampen benutzt. Das sind Entladungslampen, die mit einem Impulsstrom gezündet werden und dann für den Bruchteil einer Sekunde einen starken Lichtimpuls aussenden.

Die bekannten Kennleuchten-Anordnungen weisen verschiedene Nachteile auf.

Die Kennleuchten arbeiten bei Tag und Nacht und unabhängig von den Witterungs- Bedingungen stets mit der gleichen Lichtintensität. Die Wahl der Lichtintensität ist dabei das Ergebnis eines mehr oder weniger guten Kompromisses. Eine konstante Lichtintensität ist u. U. bei grellem Sonnenschein kaum sichtbar. In der Nacht kann die gleiche Lichtintensität zur Blendung anderer Verkehrsteilnehmer führen.

Ein weiterer Nachteil bekannter Kennleuchten besteht darin, daß insbesondere Blitzlampen mit ihren hohen Impulsströmen eine starke Störstrahlungsquelle darstellen und den Funkbetrieb stören. Diese Störungen können nur durch sehr hohen und teuren Materialaufwand unterdrückt werden.

Schließlich ist es häufig nicht erwünscht, mittels einer Rundum-Kennleuchte einen Winkelbereich von 360° zu überstreichen. In vielen Fällen sollte durch die Kennleuchte nur der auf der gleichen Fahrbahn nachfolgende Verkehr gewarnt werden, während der Gegenverkehr auf der anderen Fahrbahn von dem Einsatzfahrzeug gar nicht betroffen ist und durch die Rundum-Kennleuchte nur irritiert wird. Aus der Ferne ist für den Gegenverkehr häufig gar nicht erkennbar, ob das blinkende Warnlicht sich auf der einen oder der anderen Fahrbahn befindet. Durch solche Irritationen kann es auf der Gegenfahrbahn zu Staus und Unfällen kommen.

Durch die WO 98/52348 A2 ist eine Lichtquelle für Beleuchtungszwecke im Nahbereich bekannt, durch welche Objekte so beleuchtet werden, daß sie gut sichtbar sind.

Das DE 297 12 229 U1 betrifft Leuchtdioden als Beleuchtungskörper für Lichtsignalanlagen. Dabei geht es um die Darstellung von Farben (rot, grün gelb) in einer Lichtsignalanlage. Lichtsignalanlagen wirken auf geringe Entfernungen von einigen Metern bis zu mittleren Entfernungen von z. B. hundert Metern. Es geht dabei nicht wie bei Kennleuchten darum, ein Fahrzeug, z. B. ein Polizeifahrzeug, im Verkehr schon auf große Entfernungen erkennbar zu machen.

Die US 4,173,035 A betrifft einen mit Leuchtdioden besetzten Streifen, wobei die Leuchtdioden zur Erzeugung einer beweglichen Musterdarstellung einzeln ansteuerbar sind.

Das DE 298 18 609 U1 betrifft eine Anordnung zur beliebigen Erstellung von Leuchtdioden-Beleuchtungseinheiten. Dabei werden vieleckige Platinen durch Stege verbunden und zu geeigneten Mustern zusammengesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Kennleuchten-Anordnung für Einsatzfahrzeuge mit Blaulicht zu schaffen, die keine Störstrahlungsquelle bildet, welche z. B. den Funkverkehr oder empfindliche Instrumente oder Geräte in Ambulanzfahrzeugen stört.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß

• a) die Kennleuchte als Lichtquelle eine Leuchtdioden-Matrix (12) aufweist, und
• b) die Leuchtdioden der Leuchtdioden-Matrix zur Erzeugung von intermittierenden Lichtblitzen gepulst ansteuerbar sind.

"Leuchtdioden-Matrix" ist eine zweidimensionale Anordnung von Leuchtdioden auf einem Träger. Es hat sich gezeigt, daß eine Leuchtdioden-Matrix durchaus Lichtintensitäten liefern kann, die mit den Lichtintensitäten herkömmlicher Kennleuchten-Anordnungen für Einsatzfahrzeuge vergleichbar ist, also weithin leuchtet und sowohl bei grellem Sonnenlicht als auch bei schlechten Wetterbedingungen gut erkennbar ist. Solche Leuchtdioden-Matrizen sind bequem in vielfältiger Weise ansteuerbar. Mit solchen Leuchtdioden-Matrizen können die Wirkungen der verschiedenen oben erörterten Kennleuchten-Anordnungen auf einfache Weise nachgebildet und ggf. andere Arten von Kennleuchten-Anordnungen realisiert werden. Die mit solchen Leuchtdioden-Matrizen aufgebauten Kennleuchten-Anordnungen enthalten keine beweglichen Teile. In den Leuchtdioden-Matrizen treten keine hohen Impulsströme auf wie in Blitzlampen, so daß keine Störung des für Einsatzfahrzeuge wichtigen Funkverkehrs auftritt.

Für Front- oder Heckblitzer kann die Leuchtdioden-Matrix ein Rechteck bilden.

Vorteilhaft ist es, wenn die Leuchtdioden-Matrix auf einer flexiblen Platine angeordnet ist. Eine solche kann an die Oberfläche des Fahrzeugs oder eines Trägers angepaßt werden. Durch die so erhaltene Form der Platine und eine geeignete Verteilung der Leuchtdioden können fast beliebige Lichtintensitäten und Abstrahlwinkel erreicht werden.

Weiterhin können an der Unterseite der flexiblen Platine auch die elektronischen Bauteile für die Leuchtdioden-Matrix, vorzugsweise als oberflächenmontierte integrierte Schaltungen, untergebracht werden.

Zur Erzielung der Funktion einer Rundumleuchte kann die Leuchtdioden-Matrix auf der Mantelfläche eines Zylinders oder Kegelstumpfes angebracht sein. Wenn die "Rundum- Kennleuchte" nur nach einer Richtung abstrahlen soll, kann sich die Leuchtdioden-Matrix nur über einen Teil des Umfanges des Zylinders oder Kegelstumpfes erstrecken. Beispielsweise kann sich die Leuchtdioden-Matrix nur über den bezogen auf das Einsatzfahrzeug vorderen oder nur über den rückwärtigen Teil des Umfangs des Zylinders oder Kegelstumpfes erstrecken. Ersteres kann für Einstzfahrzeuge z. B. der Polizei oder von Rettungsdiensten sinnvoll sein, die nur die Verkehrsteilnehmer vor dem Fahrzeug zu warnen brauchen, letzteres kann sinnvoll sein z. B. für Schwerlasttransporte, die ein Hindernis nur für den nachfolgenden Verkehr darstellen.

Zur Erzielung der Blitzwirkung können die Leuchtdioden gepulst ansteuerbar sein. Der Effekt einer "Rundum-Kennleuchte" kann dadurch erzielt werden, daß zur Nachbildung eines umlaufenden Lichtbündels die längs der Mantellinien des Zylinders oder Kegelstumpfes verlaufenden Spalten von Leuchtdioden der Leuchtdioden-Matrix einzeln oder zu mehreren zeitversetzt ansteuerbar sind. Dann läuft durch die zeitversetzte Ansteuerung der Spalten ein Lichtband um den Zylinder, auf dem die Leuchtdioden- Matrix sitzt, periodisch herum. Dabei kann sich die Leuchtdioden-Matrix um den gesamten Umfang des Zylinders oder Kegelstumpfes herum erstrecken, und es können durch umschaltbare Ansteuermittel wahlweise Spalten auf dem gesamten Umfang des Zylinders oder Kegelstumpfes oder in wählbaren Sektoren des Umfanges zeitversetzt ansteuerbar sein. Es kann dann wahlweise eine über 360° warnende echte Rundum- Kennleuchte nachgebildet werden oder eine Rundum-Kennleuchte, die nur in bestimmten Sektoren, z. B. nur nach vorn oder nur nach hinten wirksam ist.

Die Verwendung von Leuchtdioden-Matrizen bei Kennleuchten-Anordnungen macht es möglich, daß die effektive Helligkeit der Leuchtdioden in Abhängigkeit von der Umgebungshelligkeit veränderbar ist. Dann kann die effektive Helligkeit der Leuchtdioden bei hellem Tageslicht oder schlechten Wetterbedingungen erhöht und bei Nacht vermindert werden. Das kann manuell geschehen, vorzugsweise aber automatisch durch einen Helligkeits-Sensor. Zur Veränderung der effektiven Helligkeit der Leuchtdioden können die Leuchtdioden durch Ansteuerimpulse mit einer über der Flimmerfrequenz liegenden Frequenz ansteuerbar und die Pulsbreiten der Ansteuerimpulse veränderbar sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist in Draufsicht eine schematische Darstellung einer als Heckblitz ausgebildeten Kennleuchten-Anordnung

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm einer Schaltung zur Ansteuerung der Kennleuchten- Anordnung.

Fig. 3 zeigt eine flexible Leiterplatte mit Leuchtdioden in konventioneller Bauform und Bedrahtung.

Fig. 4 zeigt eine flexible Leiterplatte mit Flach-Leuchtdioden.

Fig. 5 zeigt einen Träger mit integrierten Leuchtdioden.

Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch den Träger mit den Leuchtdioden von Fig. 6.

Fig. 7 zeigt eine Seitenansicht eines Einsatzfahrzeugs mit verschiedenen Kennleuchten.

Fig. 8 zeigt eine Vordeansicht des Einsatzfahrzeugs mit Frontblitzern.

Fig. 9 zeigt eine Heckansicht des Einsatzfahrzeugs mit Heckblitzern.

In Fig. 1 ist als Beispiel einer Kennleuchten-Anordnung 10 ein Heckblitz dargestellt. Die Kennleuchten-Anordnung enthält als Kennleuchte eine Leuchtdioden-Matrix 12 auf einer Platine 14. Die Leuchtdioden-Matrix ist in dem Fachmann geläufiger Weise bedrahtet. Die Leuchtdioden-Matrix 12 hat rechteckige Grundform.

Die Ansteuerung der Kennleuchten-Anordnung erfolgt mit der in Fig. 2 dargestellten Schaltung. Die Schaltung gestattet eine Ansteuerung der LEDs so, daß ein rechteckförmiger Lichtimpuls praktisch ohne Verzögerungszeit erhalten werden kann. Die Leuchtdioden beginnen unmittelbar beim Anlegen einer Spannung zu leuchten und erlöschen ebenso unmittelbar bei Wegfall der Spannung. Damit können auch sehr kurze Lichtimpulse mit recht hoher Frequenz erzeugt werden.

Ein DC/DC-Wandler 16 wandelt die Bordspannung des Einsatzfahrzeugs in Versorgungsspannungen einmal für eine als integrierter Schaltkreis ausgebildete Steuereinheit (Microcontroller 18) und einmal für die Leuchtdioden-Matrix 12 um. Die Steuereinheit 18 erzeugt Ansteuerimpulse für die Leuchtdioden der Leuchtdioden-Matrix. Die Ansteuerimpulse der Steuereinheit 18 werden in einem Treiber 20 verstärkt. Der Treiber 20 steuert eine Konstantstromquelle 22 an. Durch die Konstantstromquelle 22 wird sichergestellt, daß alle Leuchtdioden mit dem gleichen Strom beaufschlagt werden. Dadurch wird der unterschiedliche Spannungsabfall an den Leuchtdioden bedeutungslos.

Eine Helligkeitssteuerung 26 gestattet es, unterschiedliche effektive Helligkeiten für Tag- und Nachtbetrieb zu erzeugen. Die Helligkeitssteuerung 26 enthält einen Helligkeits- Sensor, der die Umgebungshelligkeit erkennt. Die Helligkeitssteuerung 26 bewirkt dann in Abhängigkeit von der Umgebungshelligkeit mehr oder weniger Strom auf die Leuchtdioden. Das geschieht in der Weise, daß die Leuchtdioden mit Stromimpulsen beaufschlagt sind, deren Frequenz oberhalb der Flimmerfrequenz liegt und deren Pulsbreite durch die Helligkeitssteuerung 26 veränderbar ist.

Ein DIP-Schalter 28 oder alternativ ein Tasten-Bedienteil 30 gestattet Funktionsweisen der Leuchtdioden-Matrix vorzugeben, insbesondere die oben schon diskutierten Funktionen: Rundum-Kennleuchte mit 360°-Warnung oder Warnung in bestimmten Sektoren des Umfangs, Front- oder Heckblitzer, Blitzarten wie Einzelblitz, Doppelblitz oder Mehrfachblitz. Die Steuereinheit enthält 18 enthält die für die verschiedenen aufgerufenen Funktionen erforderlichen Programme.

Ein einziger Typ von Steuerung der vorstehend geschilderten Art kann durch Aufrufen der jeweiligen Programme wahlweise in Verbindung mit unterschiedlichen Typen von Kennleuchten benutzt werden.

Die Dioden-Matrix kann auch von flachen Leuchtdioden auf fester oder biegsamer Platine (SMD-Technik) gebildet sein. Es kann auch eine Konstruktion von flachen Leuchtdioden verwandt werden, deren PN-Übergang direkt in einer Vertiefung einer festen oder biegsamen Trägerschicht intergebracht ist. Dabei kann die Optik der Leuchtdioden direkt in der Vertiefung untergebracht sein.

Fig. 3 zeigt eine flexible Leiterplatte oder Platine 32. Auf der flexiblen Leiterplatte oder Platine 32 ist eine Leuchtdioden-Matrix 34 mit Zeilen und Spalten von Leuchtdioden 36 angeordnet und in üblicher Weise bedrahtet. Die Leuchtdioden-Matrix 34 kann durch die flexible Leiterplatte oder Platine auch um gekrümmte Oberflächen herumgelegt werden.

Fig. 4 zeigt ebenfalls eine flexible Platine 38 mit Flach-Leuchtdioden 40. Die Flach- Leuchtdioden sind in SMD-Technik hergestellt. Die Platine kann natürlich auch starr sein.

Fig. 5 und 6 zeigen ein Trägersubstrat 42, das ebenfalls starr oder flexibel sein kann. In dem Trägersubstrat ist eine zweidimensionale Anordnung von im Querschnitt trapezförmigen Vertiefungen 44 gebildet. Auf dem Grund dieser Vertiefungen sitzten Halbleiter 46. Diese Halbleiter 46 bilden Leuchtdioden, wobei der PN-Übergang jeweils in der Vertiefung 44 gebildet ist. Die Vertiefung 44 ist durch eine Linse 48 abgeschlossen. Die Linse 48 bündelt jeweils das Licht der Leuchtdiode 46.

Fig. 7 ist eine Seitenansicht eines Einsatzfahrzeuges 50.

Das Einsatzfahrzeug weist über der Fahrerkabine einen Warnbalken 52 auf. Wie am besten aus Fig. 8 ersichtlich ist, besteht der Warnbalken aus einer zentralen, akustischen Warnanlage 54 und zwei zu beiden Seiten dieser akustischen Warnanlage 54 angeordneten Rundum-Kennleuchten 56 und 58. Die Rundum-Kennleuchten 56 und 58 enthalten jeweils einen kegelstumpfförmigen Träger, um dessen Mantelfläche eine flexible Platine mit einer Leuchtdioden-Matrix der in den Fig. 3 bis 5 dargestellten Art herumgelegt ist. Dabei erstreckt sich die Platine jeweils nur über einen äußeren Teil des Umfangs des kegelstumfförmigen Trägers außerhalb des von der Warnanlage eingenommenen Winkelbereichs.

Auf dem hinteren Teil des Daches weist das Einsatzfahrzeug weiterhin eine einzelne Rundum-Kennleuchte 60 auf. Auch diese Rundum-Kennleuchte 60 enthält einen kegelstumpfförmigen, nahezu zylindrischen Träger mit einer darum herumgelegten flexiblen Platine, welche eine Leuchtdioden-Matrix trägt. Die Platine erstreckt sich hier in Umfangsrichtung über 360°.

Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, ist das Einsatzfahrzeug weiter mit zwei Frontblitzern 62 und 64 versehen. In Fig. 9 sind schließlich zwei Heckblitzer 66 und 68 erkennbar. Auch Front- und Heckblitzer 62, 64 bzw. 66, 68 sind in der beschriebenen Weise mit Leuchtdioden- Matrizen aufgebaut.

Alle diese mit Leuchtdioden-Matrizen aufgebauten Kennleuchten werden, wie beschrieben, gepulst angesteuert. Die Leuchtdioden der Leuchtdioden-Matrizen der Rundum-Kennleuchten 56, 58 und 60 werden dabei spaltenweise längs der Mantellinien des Kegekstumpfes oder Zylinders zeitversetzt angesteuert. Dabei werden jeweils mehrere benachbarte Spalten gleichzeitig angesteuert. Diese Ansteuerung schreitet um den Kegelstumpf oder Zylinder herum fort: Die jeweils rückwärtige Spalte erlischt und dabei wird eine Spalte am vorderen Ende neu angesteuert. Die Wirkung ist die eines umlaufenden Lichtbündels.

Claims (12)

1. Kennleuchten-Anordnung für Einsatzfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die Kennleuchte als Lichtquelle eine Leuchtdioden-Matrix (12) aufweist, und
• b) die Leuchtdioden der Leuchtdioden-Matrix (12) zur Erzeugung von intermittierenden Lichtblitzen gepulst ansteuerbar sind.

2. Kennleuchten-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzfahrzeug Kennleuchten in Form von Front- oder Heckblitzern aufweist, deren Lichtquelle jeweils eine rechteckige Leuchtdioden-Matrix (12) ist.

3. Kennleuchten-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdioden-Matrix (12) auf einer flexiblen Platine (14) angeordnet ist.

4. Kennleuchten-Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Unterseite der flexiblen Platine (14) auch die elektronischen Bauteile für die Leuchtdioden-Matrix (12), vorzugsweise als oberflächenmontierte integrierte Schaltungen, untergebracht sind.

5. Kennleuchten-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennleuchte einen kegelstumpfförmigen Träger besitzt und die Leuchtdioden- Matrix (12) auf der Mantelfläche eines diese Trägers angebracht ist.

6. Kennleuchten-Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Leuchtdioden-Matrix (12) nur über einen Teil des Umfanges des Trägers erstreckt.

7. Kennleuchten-Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Leuchtdioden-Matrix (12) nur über den bezogen auf das Kennleuchten-Anordnung vorderen oder nur über den rückwärtigen Teil des Umfangs des Zylinders erstreckt.

8. Kennleuchten-Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Nachbildung eines umlaufenden Lichtbündels die längs der Mantellinien des Zylinders verlaufenden Spalten von Leuchtdioden der Leuchtdioden-Matrix (12) einzeln oder zu mehreren zeitversetzt ansteuerbar sind.

9. Kennleuchten-Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Leuchtdioden-Matrix um den gesamten Umfang des Zylinders herum erstreckt, und daß durch umschaltbare Ansteuermittel wahlweise Spalten auf dem gesamten Umfang des Zylinders oder in wählbaren Sektoren des Umfanges ansteuerbar sind.

10. Kennleuchten-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die effektive Helligkeit der Leuchtdioden in Abhängigkeit von der Umgebungshelligkeit veränderbar ist.

11. Kennleuchten-Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung der effektiven Helligkeit der Leuchtdioden automatisch durch einen Helligkeits-Sensor erfolgt.

12. Kennleuchten-Anordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdioden durch Ansteuerimpulse mit einer über der Flimmerfrequenz liegenden Frequenz ansteuerbar und die Pulsbreiten der Ansteuerimpulse zur Veränderung der effektiven Helligkeit der Leuchtdioden durch den Helligkeits- Sensor veränderbar sein.