DE2556816A1 - Signalscheinwerfer fuer strassenverkehr-farblichtsignalanlagen - Google Patents

Description

• Signalscheinwerfer für Straßenverkehr-Farblichtsignal-
• anlagen Die Erfindung bezieht sich auf einen Signalscheinwerfer für Straßenverkehr-Farblichtsignalanlagen mit einer elektrischen Lampe, einem diese Lampe umgebenden Reflektor und einer die Lichtaustrittsöffnung des Reflektorraumes abschließenden Abschlußscheibe, welche insbesondere als Farbscheibe ausgebildet ist.
• Signalscheinwerfer vorgenannter Art dienen dazu, den Straßenverkehr, insbesondere an den Kreuzungen, zu regeln, und es sind solche Signalscheinwerfer meist in Gruppen in sogenannten Verkehrsampeln untergebracht, wobei abwechselnd verschiedene Scheinwerfer eingeschaltet werden, um den Verkehrsteilnehmern Weisungen für das vorgeschriebene Verhalten im Straßenverkehr zu übermitteln. Es ist dabei ein wesentliches Erfordernis, welches an diese Signalscheinwerfer zu stellen ist, daß von den Verkehrsteilnehmern leicht und einwandfrei erkannt werden kann, ob der betreffende Signalscheinwerfer eingeschaltet oder ausgeschaltet ist. Hiezu muß die von den Verkehrsteilnehmern wahrnehmbare Helligkeit im eingeschalteten Zustand der Signalscheinwerfer auch bei Tag, und selbst wenn aus der Umgebung starkes Licht auf einen solchen Scheinwerfer fällt, wesentlich über jener Helligkeit liegen, mit der die Verkehrsteilnehmer die Umgebung des Signal scheinwerfers oder daneben befindliche ausgeschaltete Signalscheinwerfer wahrnehmen. Herkömmliche Signalscheinwerfer vermögen aber diesem Erfordernis mit praktisch tragbarem Aufwand nicht zu entsprechen. Ursache hiefür ist in erster Linie der soyenannte Spiegelphantom-Effekt, der darin besteht, daß beim Vorhandensein eines Reflektors im Inneren des Scheinwerfers von außen her durch die Abschlußscheibe in den Scheinwerfer einfallendes Licht, u.zw. insbesondere Sonnenlicht, an diesem Reflektor reflektiert wird und so den Eindruck vortäuscht, als sei der betreffende Scheinwerfer eingeschaltet.
• Obgleich verschiedene Versuche unternommen wurden, diesem nachteiligen Effekt entgegenzuwirken, gelang es bisher nicht, eine allgemein brauchbare Lösung dieses Problems zu schaffen.
• Eine verhältnismäßig einfache Maßnahme zur Ausschaltung des Spiegelphantom-Effektes besteht darin, im Scheinwerfer keinen Reflektor vorzusehen und die Lichtleistung der Lampe entsprechend zu erhöhen, um so den Ausfall der Wirkungsgradverbesserung, die durch den Reflektor erzielt wird, wettmachen zu können. Der dabei erforderliche höhere Energie au fwand bewirkt aber eine empfindliche Erhöhung der Betriebskosten derartiger Signalscheinwerfer, welche sehr ins Gewicht fällt, und wirkt sich auch durch die vergrößerte Wärmebelastung der Leuchtengehäuse nachteilig aus. Aber auch das Vorsehen optischer Systeme, welche dem von außen auf die Lichtsignalanlagen fallenden Licht den Eintritt in das Innere der Signalscheinwerfer verwehren sollen, vermochte nur bescheidene Ergebnisse zu erzielen; so ist es schon zufolge des stets wechselnden Sonnenstandes praktisch nicht möglich durch außen an den Lichtsignalanlagen angebrachte Abdeckungen, sogenannte Schuten, das unerwünschte Fremdlicht von den Signalscheinwerfern abzuhalten, selbst wenn man diese Schuten besonders lang ausbildet und damit in vielen Fällen schon die Sichtbarkeit der $ignalscheinwerfer merklich einschränkt; aber auch spezielle Ausbildungen der Abschlußscheiben, die durch Reflexion und Absorption von außen einfallenden Lichtes in der Scheibe selbst ein Eindringen von Fremdlicht in das Innere des Scheinwerfers verhindern sollen, vermögen das anstehende Problem nicht zu lösen, da sie eine erhebliche Abschwächung der Scheinwerferhelligkeit als unerwünschte Nebenwirkung mit sich bringen und damit die angestrebte gute Erkennbarkeit der Lichtsignale wieder in Frage gestellt ist.
• Es ist nun ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Signalscheinwerfer ezgangs erwähnter Art zu schaffen, bei dem mit geringem Energieaufwand eine gute Helligkeit der Signalgabe erzielt werden kann und gleichzeitig von außen auf den Scheinwerfer fallendes Fremdlicht, insbesondere auffallendes Sonnenlicht, keine Täuschung über den jeweils vorliegenden Betriebszustand des Scheinwerfers bewirken kann.
• Der erfindungsgemäße Signalscheinwerfer eingangs erwähnter Art ist dadurch gekennzeichnet, daß der die Lampe umgebende Reflektor in Form eines sich zur Abschluß scheibe hin erweiternden Ringes ausgebildet ist, der mindestens entlang des seitlichen und oberen Randbereiches der- Lichtaustrittsöffnung des Reflektorraumes verläuft, daß die Abschlußscheibe des Refektorraumes als auf der Außenseite glatte, sammelnde Stufenlinse ausgebildet ist, und daß an der von der Lichtaustrittsöffnung abgewandten Seite des Ringreflektors die Wand des Reflektorraumes, in jenem Bereich auf den durch die Stufenlinse von außen her in den Reflektorraum eintretendes Licht fallen kann, praktisch reflexionstei ausgebildet ist.
• Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen vermag auf sehr einfache Weise der vorgenannten Zielsetzung sehr gut entsprochen zu werden, und es wird bei praktisch völliger Ausschaltung des sogenannten Spiegelphantom-Effektes eine sehr gute Helligkeit der Signalgabe erreicht, welche erheblich höher ist als jene von üblichen Signalscheinwerfern, bei denen die Abschlußscheibe spinnwebenartig gerippt ist.
• Es kann dabei beim erfindungsgemäß ausgebildeten Signalscheinwerfer die angestrebte gute Sichtbarkeit der Signalgabe gleichzeitig in großer Entfernung, wo ja besonders der achsnahe Bereich von Bedeutung ist, als auch in geringer Entfernung, wo dem weit von der Scheinwerferachse abliegenden Gebiet große Bedeutung zukommt (wie z.B. dem Bereich unmittelbar vor einer Verkehrsampel) erzielt werden Es ist dabei zum Erzielen einer guten Verteilung der Lichtausstrahlung über einen großen Winkelbereich von Vorteil, wenn man vorsieht, daß die Außenseite der Stufenlinse, die im Sprachgebrauch auch häufig Frenel-Linse genannt wird, konvex ausgebildet ist, und es ist weiter für ein möglichst einheitliches Aussehen der Lichtsignale über die ganze wahrnehmbare Lichtaustrittsfläche sehr günstig, wenn die in radialer Richtung gemessene Breite der Stufen der Stufenlinse kleiner als 15 mm ist. Besonders günstig ist es dabei, die Breite der Stufen der Stufenlinse mit ca. 5 mm zu wählen.
• Ein besonders homogener Übergang der Lichtabstrahlung vom achsnahen Bereich, welcher, wie bereits erwähnt, insbesondere für die Fernerkennung der Lichtsignale von Bedeutung ist, zum achsfernen Bereich, der z.B. die Erkennbarkeit der Lichtsignale von Fahrzeugen aus, welche unmittelbar vor einer Verkehrsampel halten, bestimmt und besonders für die Fußgänger im Kreuzungsbereich wichtig ist, ergibt sich dabei, wenn man vorsieht, daß die an den einzelnen Stufen der Stufenlinse befindlichen, im Sinne der Linsenwirkung lichtbrechenden Lichtdurchtrittsflächen praktisch alle annähernd unter dem gleichen Winkel zur Linsenachse geneigt verlaufend ausgebildet sind.
• Die Helligkeit im achsfernen Winkelbereich der Lichtaus strahlung des Signalscheinwerfers kann dabei vor allem durch den die Lampe umgebenden Reflektorring sehr verbessert werden, während es für die Helligkeit der Signalgabe im allgemeinen günstig ist vorzusehen, daß durch Wahl der Form der Stufenlinse und durch die Positionierung des Leuchtbereiches der Lampe die von der Lampe her kommenden, durch die Stufenlinse tretenden Lichtstrahlen aus einer mit konvexer Außenfläche ausgebildeten Stufenlinse im wesentlichen in Richtung der Flächennormalen der Linsenaußenfläche an der betreffenden Stelle austreten Die Ringreflektorfläche bildet man vorteilhaft als Teil der Fläche eines Rotationsparaboloids aus. Weiter ist es zum Erzielen einer guten Helligkeit im achsfernen Winkelbereich von Vorteil, als Lichtquelle eine Lampe vorzusehen, deren Leuchtkörper in einer zur optischen Achse der Linse senkrecht stehenden Ebene angeordnet ist, welche sich zwischen der Linse und derem Brennpunkt befindet. Hiebei ist es im Interesse einer einfachen Fertigung der Lampe vorteilhaft, eine Glühlampe mit M-förmig gespanntem Glühfaden zu wählen.
• Kommt einer Betonung der Helligkeit im achsnahen Winkelbereich der Lichtausstrahlung vermehrte Bedeutung zu, ist es weiter vorteilhaft, als Lichtquelle eine Lampe mit einem linear ausgebildeten Leuchtkörper, der annähernd in der optischen Achse der Linse angeordnet ist, vorzusehen. Hiezu kann man insbesondere eine Glühlampe mit einem linear gespannten Glühfaden einsetzen.
• Es ist weiter sowohl für den Wirkungsgrad als auch für das Erzielen einer gut erkennbaren Signalgabe günstig, wenn man beim erfindungsgemäßen Signalscheinwerfer vorsieht, daß die zwischen den im Sinne der Linsenwirkung lichtbrechenden Lichtdurchtrittsflächen der Stufenlinse gelegenen Flächen der einzelnen Stufen im wesentlichen achsparallele Zylinderflächen sind.
• Eine konstruktiv einfache Lösung zur Realisierung des praktisch reflexionsfrei ausgebildeten Bereiches der Reflektorwand besteht darin, diese Wand durch eine an ihrer Oberfläche praktisch relexionsfrei ausgebildete Kappe zu bilden.
• Die Erfindung wird nun nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert.
• Bei dem in der Zeichnung schematisch im Schnitt dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Signalscheinwerfers, der zum Einsetzen in ein Leuchtengehäuse einer Straßenverkehr-Farblichtsignalanlage vorgesehs ist, ist eine elektrische Lampe 1 vorgesehen, welche von einem Reflektor 2 umgeben ist. Die Lichtaustrittsöffnung des Reflektorraumes 3 ist mit einer Abschlußscheibe 4, welche gleichzeitig als Farbscheibe ausgebildet ist, abgeschlossen.
• Der Reflektor 2 ist in Form einer Schale ausgebildet, welche auch die Fassung 5 der Lampe 1 trägt, und es ist in diese Schale weiter eine Kappe 6 eingesetzt, deren Oberfläche praktisch reflexionsfrei ausgebildet ist, wofür man am besten eine mattschwarze Oberflächenbeschichtung vorsehen kann. Durch diese Kappe 6 ist die reflektierende Fläche des Reflektors 2 zu einem die Lampe 1 umgebenden Ring degeneriert, der sich zur Abschlußscheibe 4 hin erweitert. Dieser Ring umgibt im dargestellten Beispiel die Lampe 1 ringsum; es ist aber auch möglich, einen solchen Ring bzw. die reflektierende Fläche eines solchen nur entlang des seitlichen und oberen Randbereiches der Lichtaustrittsöffnung des Reflektorraumes 3 anzuordnen, da in den meisten Anwendungsfällen die im unteren Randbereich erzielbare Reflektorwirkung praktisch von untergeordneter Bedeutung ist.
• Die Abschlußscheibe 4 des Reflektorraumes 3 ist in Form einer sammelnden Stufenlinse aus Kunststoff ausgebildet, deren Außenfläche 7 glatt ist. Die in radialer Richtung gemessene Breite 8 der Stufen der Stufenlinse 4 soll keiner als 15 mm sein, und es ist vorteilhaft, diese Breite 8 der Stufe 9 der Stufenlinse mit ca. 5 mm zu bemessen. Die an den einzelnen Stufen 9 der Stufenlinse befindlichen Lichtdurchtrittsflächen 10 werden vorteilhaft alle unter dem gleichen Winkel zur Linsenachse 11 geneigt verlaufend ausgebildet, da hiedurch, wie bereits oben erwähnt wurde, ein guter Übergang der wahrnehmbaren Helligkeit von Bereichen in der Nähe der Achse 11 zu Bereichen, welche von dieser Achse 11 weiter abliegen, erzielbar ist.
• Die zwischen den im Sinne der Linsenwirkung lichtbrechenden Lichtdurchtrittsflächen 10 der Stufenlinse gelegenen Flächen 12 der einzelnen Stufen sind im wesentlichen in Form von Zylinderflächen ausgebildet, die zur Achse 11 parallel sind.
• Durch die Wahl der Form der Stufenlinse und durch die Positionierung des durch den Glühfaden 13 der Lampe 1 gebildeten Leuchtbereiches der Lampe treten die von der Lampe her kommenden und in der Stufenlinse abgelenkten Lichtstrahlen aus der Stufen linse im wesentlichen in llichtuny der Flächennormalen der Linsen außenfläche 7 an der betreffenden Stelle aus, wie dies anhand der in die Zeichnungsfigur eingezeichneten Lichtstrahlen 14 ersichtlich ist.
• Die vom Glühfaden 13 der Lampe 1 auf deri Rincjreflektor 2 fallenden Lichtstrahlen werden unter eizuem großen Winkel in bezug auf die Achse 11 reflektiert uiid bewirken vor allem eine Erhöhung der wahrnehmbaren Helligkeit in Gebieten, die weit von der Achse 1 1 al)liecJen.
• Störendes Fremdlicht, we Lchteti von außen auf die iibschlußscheibe L fällt, u.zw. insbesondere auf den Signalscheinwerfer fallendes Sonnenlicht, wird beim Passieren der als Stufenlinse ausgebildetZ'n -Abschlußscheibe 4 abgelenkt und fällt auf die Kappe 6, deren Oberfläche praktisch reflexionsfrei gehalten ist, sodaß dieses Fremdlicht praktisch keine beim Betrachten des Signalscheinwerfers wahrnehmbare Leuchterscheinung hervorruft. Damit ist aber auch der so nachteilige Spiegelphantom-Effekt praktisch ausgeschaltet.

Claims (13)

Patentansprüche.

1. Signalscheinwerfer für Straßenverkehr-Farblictsignalanlagen mit einer elektrischen Lampe, einem diese Lampe umgehenden Reflektor und einer die Lichtaustrittsöffnung des Reflektorraumes abschließenden Abschlußscheibe, welche insbesondere als Farbscheibe ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der die Lampe umgebende Reflektor in Form eines sich zur Abschluß scheibe hin erweiternden Ringes ausgebildet ist, der mindestens entlang des seitlichen und oberen Randbereiches der Lichtaustrittsöffnung des Reflektorraumes verläuft, daß die Abschlußscheibe des Reflektorraumes als auf der Außenseite glatte, sammelnde Stufenlinse ausgebildet ist, und daß an der von der Lichtaustrittsöffnung abgewandten Seite des Ringreflektors die Wand des Reflektorraumes, in jenem Bereich auf den durch die Stufenlinse von außen her in den Reflektorraum eintretendes Licht fallen kann, praktisch reflexionsfrei ausgebildet ist.

2. Signalscheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß de in radialer Richtung gemessene Breite der Stufen der Stufenlinse kleiner als 15 mm ist.

3. Signalscheinwerfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Stufen der Stufenlinse ca. 5 mm beträgt.

4. Signalscheinwerfer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an den einzelnen Stufen der Stufenlinse befindlichen, im Sinne der Linsenwirkung lichtbrechenden Lichtdurchtrittsflächen praktisch alle annähernd unter dem gleichen Winkel zur Linsenachse geneigt verlaufend ausgebildet sind.

5. Signalscheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den im Sinne der Linsenwirkung lichtbrechenden Lichtdurchtrittsflächen der Stufenlinse gelegenen Flächen der einzelnen Stufen im wesentlichen achsparallele Zylinderflächen sind.

6. Signalscheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite der Stufenlinse konvex ausgebildet ist.

7. Signalscheinwerfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch Wahl der Form der Stufenlinse und durch die Positionierung des Leuchtbereiches der Lampe die von der Lampe her kommenden, durch die Stufenlinse tretenden Lichtstrahlen aus der Stufenlinse im wesentlichen in Richtung der Flächennormalen der Linsenaußenfläche an der betreffenden Stelle austreten.

8. Signalscheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringreflektorfläche Tel der Fläche eines Rotationsparaboloids ist.

9. Signalscheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem praktisch reflexionsfrei ausgebildeten Bereich die Wand des Reflektorraumes durch eine an ihrer Oberfläche praktisch reflexionsfreie Kappe gebildet ist.

10. Signalscheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe einen Leuchtkörper aufweist, der in einer zur optischen Achse der Linse senkrechten Ebene angeordnet ist, welche sich zwischen der Linse und derem Brennpunkt befindet.

11. Signalscheinwerfer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe eine Glühlampe mit einem M-förmig gespannten Glühfaden ist.

12. Signalscheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe einen linear ausgebildeten Leuchtkörper aufweist, der annähernd in der optischen Achse der Linse angeordnet ist.

13. Signalscheinwerfer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe eine Glühlampe mit einem linear gespannten Glühfaden ist.