DE2814877A1 - Electrical safety lighting system for traffic signals - has encapsulated parallel connected LEDs and power supply circuit integrally cast in plate - Google Patents
Electrical safety lighting system for traffic signals - has encapsulated parallel connected LEDs and power supply circuit integrally cast in plateInfo
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Abstract
Description
SicherheitsleuchteSecurity light
Die Erfindung betrifft eine Leuchte der im Oberbegriff des Anspruches 1 beschriebenen Art.The invention relates to a lamp in the preamble of the claim 1 described Art.
Solche Leuchten werden dann eingesetzt, wenn besondere Sicherheitsanforderungen hinsichtlich zuverlässigen Betriebes gestellt werden, wie beispielsweise bei Notbeleuchtungen. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet sind Verkehrssignalleuchten, deren Ausfall Verkehrsunfälle verursachen kann. Besonders strenge Sicherheitsanforderungen dieser Art liegen bei Zugleuchten, insbesondere bei Zugschlußleuchten vor.Such lights are used when there are special safety requirements in terms of reliable operation, such as emergency lighting. A preferred area of application are traffic signal lights, if they fail in traffic accidents can cause. Particularly strict security requirements of this kind are included Train lights, especially in the case of tail lights.
Nach dem Stand der Technik finden unterschiedliche Lichtquellen, wie z. B. Glühlampen, Neonröhren und Xenonblitzröhren Anwendung.According to the prior art, find different light sources, such as z. B. incandescent lamps, neon tubes and xenon flash tubes application.
In jüngster Zeit werden als Zugschlußleuchten Blitzlichtquellen verwendet, wie z. B. Xenonblitzröhren oder gepulste Neonröhren bzw. Glühlampen. Signalleuchten sollen in der Regel eine bestimmte Farbe haben, so da- außer bei Neonröhren für z. B. rote Leuchten Farbfilterscheiben notwendig sind.Recently, flash light sources have been used as tail lights used, such as B. Xenon flash tubes or pulsed neon tubes or incandescent lamps. Signal lights should usually have a certain color, except for neon tubes for z. B. red lights color filter discs are necessary.
Nachteilig ist bei den bekannten Lichtquellen die relativ hohe Ausfallwahrscheinlichkeit und die hohe Stoßempfindlichkeit, insbesondere bei Glühlampen- Xenonblitzröhren und Neonröhren weisen zustäzlich den Nachteil auf, daß sie mit hochspannung betrieben werden müssen, was ein insbesondere hinsichtlich der Zündung und der Abschaltung aufwendiges Versorgungsgerät notwendig macht.The disadvantage of the known light sources is the relatively high probability of failure and the high level of shock sensitivity, especially in the case of incandescent xenon flash tubes and neon tubes also have the disadvantage that they are operated with high voltage must be what a particular with regard to the ignition and the shutdown makes expensive supply device necessary.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Leuchte der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfacher Konstruktion eine höhere Betriebssicherheit liefert.The object of the present invention is therefore to provide a lamp of the type mentioned to create a higher with a simple construction Operational safety supplies.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteiles des Anspruches 1 gelöst. Handelsübliche Festkörperleuchtdioden übertreffen sämtliche anderen Lichtquellen in der Betriebssicherheit. Zur Erzeugung der gewünschten helligkeit ist eine größere Anzahl solcher Dioden erforderlich.This object is achieved according to the invention with the features of the marking part of claim 1 solved. Commercially available solid-state light-emitting diodes outperform all of them other light sources in operational safety. To create the desired brightness a larger number of such diodes is required.
Sind diese erfindungsgemäß zumindest teilweise parallel geschaltet, so ergibt sich hinsichtlich der Sicherheit der große Vorteil, daß einzelne Dioden ausfallen können, ohne die Funktion der Leuchte im wesentlichen zu beeinträchtigen.If these are at least partially connected in parallel according to the invention, so In terms of safety, there is the great advantage that individual diodes fail can without impairing the function of the luminaire substantially.
Dadurch ergibt sich eine bisher unerreichte Betriebssicherheit. Insbesondere auch hinsichtlich der Stoßempfindlichkeit sind Leuchtdiodenanordnungen anderen Lichtquellen weit überlegen.This results in a previously unattainable level of operational reliability. In particular light-emitting diode arrangements are also different light sources in terms of shock sensitivity far superior.
Weiterhin vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Leuchte durch die Merkmale des Anspruches 2 gekennzeichnet. Bei dieser sehr preisgünstigen und für Halbleiter bewährten Montagetechnik ergibt sich ein außerordentlich kompakter und robuster und insbesondere stoßunempfindl icher Aufbau. Die Anordnung der Bauelemente der Stromversorgungsschaltung auf derselben Platine mit den Leuchtdioden stößt auf keinerlei Schwierigkeiten, da die das Leuchtfeld abdeckende Platine ohnehin eine gewisse Fläche haben muß, über die die Dioden mit Abstand verteilt sind.The luminaire according to the invention is also advantageous due to the features of claim 2 characterized. At this very inexpensive and for semiconductors proven assembly technology results in an extremely compact and robust and in particular a shock-resistant structure. The arrangement of the components of the Power supply circuit on the same board with the light emitting diodes does not come across any Difficulties, since the board covering the light field anyway has a certain area must have, over which the diodes are spaced apart.
Weiterhin vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Leuchte durch die Merkmale des Anspruches 3 gekennzeichnet. Diese aus der Elektronik bekannte Bauweise sichert eine auf dem Gebiet der Signal leuchten bzw. Sicherheitsleuchten bisher unerreichte mechanische Robustheit. In bekannter Weise wird auch durch gute Wärmeabfuhr die Betrieb~ssich-erh-ei-t-wes-entlich-veriesstrt Eine solche Leuchte besteht in dieser Ausführung im wesentlichen nur aus einer Kunstharzplatte, in die sämtliche Elemente des Leuchtfeldes und der Stromversorgung einschlieElich der llalterungsmittel eingebettet sind und aus der lediglich zwei Anschlußleiter zur Verbindung mit einer Stromauelle herausgeführt sind.The luminaire according to the invention is also advantageous due to the features of claim 3 characterized. This design, known from electronics, ensures security a hitherto unattainable in the field of signal lights and safety lights mechanical robustness. In a known manner, the Operation ~ ssstich-sich-ei-t-es-entlich-verlosstrt Such a lamp consists in this version essentially only of a synthetic resin plate into which all elements of the light field and the power supply including the aging means are embedded and from the only two connecting conductors for connection to one Stromauelle are led out.
Weiterhin vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Leuchte durch die Merkmale des Anspruches 4 gekennzeichnet. Bekannte leuchtdioden mit Sammellinsen sind flir den vorliegenden Zweck hesonders geeignet, da sie das ausfallende Licht in einer Richtung bündeln und somit die Signalwirkung auch übergroße Entfernungen sichern.The luminaire according to the invention is also advantageous due to the features of claim 4 characterized. Known light-emitting diodes with converging lenses are flir hes particularly suitable for the present purpose, as it converts the failing light into one Bundle the direction and thus ensure the signal effect even over large distances.
Weiterhin vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Leuchte durch die Merkmale des Anspruches 5 gekennzeichnet. Diese Konstruktion ermölicht eine höhere Aussteuerung der Leuchtdioden, bei der sich wesentlich größere Lichtausbeuten erzielen lassen. Vorzugsweise ist diese Konstruktion durch die A4erkmale des Anspruches 6 gekennzeichnet. Dabei wird von der bekannten Eigenschaft des menschlichen Auges ausgegangen, das Lichtimpulse gleichen Energieinhaltes mit einer scheinbar größeren helligkeit wahrnimmt, wenn sie kürzer sind und dabei eine höhere Maximalhelligzeitz erreichen. ~ ~ ~ ~ In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Leuchte, die einschließlich des Stromversorgungsgerätes auf einer gemeinsamen Platine angeordnet und vergossen ist und Fig. 2 das Schaltbild der Leuchte gemäß Fig. 1.The luminaire according to the invention is also advantageous due to the features of claim 5 characterized. This construction enables a higher modulation the light-emitting diodes, with which much greater light yields can be achieved. This construction is preferably characterized by the features of claim 6. It is based on the well-known property of the human eye that Perceives light impulses with the same energy content with an apparently greater brightness, if they are shorter and achieve a higher maximum brightness. ~ ~ ~ ~ In The invention is illustrated schematically and by way of example in the drawings. It 1 shows a section through a lamp according to the invention, including of the power supply device arranged and encapsulated on a common circuit board and FIG. 2 shows the circuit diagram of the lamp according to FIG. 1.
Wie Fig. 1 zeigt, besteht die erfindungsgemäfe Leuchte aus einer Vielzahl von Halbleiterleuchtdioden 1, die auf einer Platine 2 angeordnet sind. Die Platine ist beidseitig mit Leiterbahnen versehen und beidseitig bestückt und trägt auf der den Dioden 1 abgewandten Seite Bauelemente 3 eines Stromversorgungsgerätes, das über Anschlußleiter 4 mit einer nicht dargestellten Stromquelle z.. B. einer Batterie verbunden ist. Auf der mit den Leuchtdioden 1 bestückten Seite der Platine 2 sind zwischen den Dioden zwei lichtempfindliche Transistoren 5 und 6 angeordnet, von denen der erstere als lichtempfindliches Element eines Dämmerungsschalters dient, während der letztere auf eine der Leuchtdioden gerichtet ist und zu deren Funktionsüberwachung dient.As FIG. 1 shows, the lamp according to the invention consists of a large number of semiconductor light emitting diodes 1 which are arranged on a circuit board 2. The board is provided with conductor tracks on both sides and equipped on both sides and carries on the the side facing away from the diodes 1 components 3 of a power supply device that Via connecting conductor 4 to a power source, not shown, for example a battery connected is. On the side of the circuit board 2 equipped with the light emitting diodes 1 arranged between the diodes two light-sensitive transistors 5 and 6, of which the former serves as a light-sensitive element of a twilight switch, while the latter is aimed at one of the light-emitting diodes and is used to monitor its function serves.
Die Leuchtdioden 1 sind von üblicher Bauart und reichen einzeln zur Erzeugung der für Signal leuchten erforderlichen Lichtstärke nicht aus. Sie sind daher in groPer Zahl über die gewünschte Iläche, deren Größe von der Platine 2 iiberdeckt wird, verteilt. I)iese Ieuchtfläche kann rechteckig, rund oder beispielsweise pfeilförmig (Signal leuchte in leni e cincs llinweispfeiles) ausgebildet sein.The light-emitting diodes 1 are of conventional design and range individually to Generating the light intensity required for signal light does not illuminate. they are therefore in large numbers over the desired area, the size of which is covered by the plate 2 is distributed. This luminous area can be rectangular, round or, for example, arrow-shaped (Signal light in leni e cincs llinweispfeiles) be formed.
Die gesamte Anordnung, bestehend aus der Platine 2, den Leuchtdioden 1 und den auf diesen angeordneten weiteren Bauelementen 3 bis ó, ist in einen massiven Block 7 einer für elektronische SchaltuIlgen geeigneten Vergußmasse eingebettet. In nicht dargestellter Weise können in die Vergußmasse Halterungselemente wie Schrauben u. dgl. eingebettet sein. Der Vergußblock 7 gibt der gesamten Anordnung eine außerordentliche Stabilität. Ein solcher Block kann ohne weiteres mit dem Hammer bearbeitet werden, ohne daß Funktionsstörungen zu befürchten sind.The entire arrangement, consisting of the circuit board 2, the light-emitting diodes 1 and the further components 3 to ó arranged on these, is in a massive Block 7 embedded in a casting compound suitable for electronic circuitry. In a manner not shown, retaining elements such as screws can be inserted into the potting compound and the like. The potting block 7 gives the entire arrangement an extraordinary one Stability. Such a block can easily be worked on with a hammer, without fear of malfunctions.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind solche handelsübliche Leuchtdioden 1 verwendet, die an ihrer Lichtaustrittsseite mit einer Kunststoff- bzw. Glassammellinse versehen sind. Die Linsen sind mit ihrer optischen Achse in Richtung quer zum Leuchtfeld bzw.As can be seen from Fig. 1, such commercially available light-emitting diodes are 1 is used, which has a plastic or glass collector lens on its light exit side are provided. The lenses are with their optical axis in the direction transverse to the light field respectively.
zur Platine 2 ausgerichtet und ergeben eine Ausrichtung des Lichtes in Leuchtrichtung. Vor den linsen sind im Vergußblock 7 Löcher 8 ausgespart, die den ungehinderten Lichtaustritt ermöglichen und eine Störung der linsenwirkung durch überlagerte Vergußmasse vermeiden. Bei Verwendung optisch klarer Vergußmasse können in einer anderen Atis füh rungs form Leuchtdioden ohne Linsen verwendet werden, wobei dann vorteilhaft vor den Leuchtdioden linsenförmige Erhebungen der Vergußblockoberfläche vorgesehen sind.aligned to the board 2 and result in an alignment of the light in the direction of light. In front of the lenses are in the potting block 7 Holes 8, which allow unhindered light emission and disrupt the Avoid lens effects from superimposed potting compound. Visually clearer when used Potting compound can be used in a different way to guide light-emitting diodes without lenses are used, in which case lenticular elevations are advantageous in front of the light-emitting diodes the potting block surface are provided.
Fig. 2 zeigt das Schaltbild der in lig. 1 largestellten Leuchte.Fig. 2 shows the circuit diagram in lig. 1 luminaire shown.
Die von den beiden Linien 8 umrahmten Teile der Schaltung liegen auf der mit den Leuchtdioden bestückten Frontseite der Pla tine.The parts of the circuit framed by the two lines 8 are on the front side of the board equipped with the light emitting diodes.
L's handelt sich dabei um die Leuchtdioden 1, den Überwachungstransistor 6, der neben einer der Leuchtdioden angeordnet ist, sowie um den Transistor 5, der einen Dämmerungsschalter betätigt und die Leuchte automatisch einschaltet, wenn dies bei eintretender Dunkelheit erforderlich wird.L's are the LEDs 1, the monitoring transistor 6, which is arranged next to one of the light-emitting diodes, and the transistor 5, the actuates a twilight switch and automatically switches on the light when this becomes necessary when it gets dark.
Wie aus der Schaltung ersichtlich, sind die Leuchtdioden 1, von denen z. B. 100 Stück vorgesehen sein können, zumindest teilweise parallel geschaltet. Im da rgeste II ten Ausftihrux1gsbeispiel sind mehrere Zweige mit nur je zwei in l'eihe geschalteten Dioden parallelgeschaltet. Bei Ausfall mehrerer Dioden brennen die übrigen weiter, so daß die Funktion der Leuchte im wesentlichen erhalten bleibt. Der Ausfall einzelner Leuchtdioden tritt nicht störend in Erscheinung, da ausgefallene Dioden in der Regel statistisch über die Leuchtfläche verteilt liegen und das Leuchtbild nur punktförmig unterbrechen.As can be seen from the circuit, the LEDs are 1, of which z. B. 100 pieces can be provided, at least partially connected in parallel. In the second example there are several branches with only two in each The diodes connected in series are connected in parallel. If several diodes fail the rest continue, so that the function of the lamp in essential preserved. The failure of individual light-emitting diodes is not a problem, since failed diodes are usually statistically distributed over the luminous area and only interrupt the luminous image at points.
Im folgenden wird die Schaltung desStromversorgungsgerätes an Hand der Fig. 2 kurz beschrieben. Dieses Stromversorgungsgerät kann von dem dargestellten äußerst einfachen Aufbau sein, der neben einem mehrstufigen integrierten Schaltkreis, dessen Stufen für unterschiedliche Funktionen ausgenutzt werden, an diskreten Bauelementen Iediplich fiini Widerstände, zwei Kondensatoren, Ceine In modeunddrei Transistoren einschließlich der beiden lichtcmprintllichcn Transistoren 5 und 6 erfordert.In the following, the circuit of the power supply is shown on hand 2 briefly described. This power supply device may differ from the one shown extremely simple structure, which in addition to a multi-level integrated circuit, the stages of which are used for different functions on discrete components In all cases there are resistors, two capacitors, one in mode, and three transistors including the two light-printed transistors 5 and 6.
Die Leuchtdiodeii 1 werden von einem Schalttransistor 9 geschaltet, dessen Basis an eine Steuerschaltung 10 angeschlossen ist, die kurze und steile Impulse erzeugt, deren Energieinhalt von dem lichtempfindlichen Transistor 6 bestimmt wird. Wenn dieser von der benachbarten leuchtdiode eine ausreichende Lichtmenge empfangen hat, wird der jeweilige Ansteuerimpuls beendet.The LEDs 1 are switched by a switching transistor 9, the base of which is connected to a control circuit 10, the short and steep Pulses are generated whose energy content is determined by the light-sensitive transistor 6 will. If this has a sufficient amount of light from the neighboring light emitting diode has received, the respective control pulse is terminated.
Die Steuerschaltung 10 ist an ihrem eingang mit einem Dämmerungsschalter 1 1 verbunden, der über den lichtempfindlichen Transistor 5 das Umweltlicht mißt. Wenn eine vorgewählte Helligkeit unterschritten wird, wird die Steuerschaltung 10 eingeschaltet und beginnt die Leuchtdioden mit Impulsen anzusteuern. Zwischen den beiden Eingangsleitungen 4 ist ein Glättungskondensator 12 vorgesehen, der Störimpulse unterdrückt.The control circuit 10 is at its input with a twilight switch 1 1 connected, which measures the ambient light via the light-sensitive transistor 5. If a preselected brightness is undershot, the control circuit 10 switched on and starts to control the light emitting diodes with pulses. Between both Input lines 4, a smoothing capacitor 12 is provided, the interference pulses suppressed.
In vereinfachter Ausführungsform kann je nach Anwendungszweck anstelle des Dämmerungsschalters 11 ein aus der Schaltung herausgeführter extern betätigbarer Schalter zum Einschalten der Leuchte vorgesehen sein. Ferner können in vereinfachter Ausführungsform die Leuchtdioden im Dauerbetrieb angesteuert werden. Der Impulsbetrieb ist jedoch vorzuziehen, da damit bei gleicher thermischer Belastung der Dioden und gleichem Energieverbrauch eine höhere scheinbare Lichtstärke crreicht werden kann.In a simplified embodiment, depending on the application, instead of of the twilight switch 11 is an externally operable one brought out of the circuit Switch to turn on the light may be provided. Furthermore, in simplified Embodiment the LEDs are controlled in continuous operation. The impulse operation however, it is preferable, since with the same thermal load on the diodes and With the same energy consumption, a higher apparent luminous intensity can be achieved.
Da handelsübliche Leuchtdioden eine Betriebsspannung von ca.Since commercially available light-emitting diodes have an operating voltage of approx.
2,5 Volt benötigen, sind sie in den einzelnen parallelgeschalteten Zweigen jeweils in einer an die Betriebsspannung angepaf>ten Anzahl in Reihe zu schalten. Bei bestimmten vorgegebenen Betriebsspannungen, beispielsweise bei einer üblichen Batterieversorgungsspannung von 6 Volt kann dies zu Anpassungsschwierigkeiten fiihren.2.5 volts, they are connected in parallel in each Branches in series in a number adapted to the operating voltage to switch. At certain specified operating voltages, for example at a typical battery supply voltage of 6 volts, this can lead to adjustment difficulties lead.
In nicht dargestellter Weise kann dann im Impulsbetrieb die Ansteuerung vom Schalttransistor 9 her über Impedanzanpassungsglieder, z. B. über einen Transformator, erfolgen.In a manner not shown, the control can then be performed in pulse mode from the switching transistor 9 through impedance matching elements, e.g. B. via a transformer, take place.
leuclitdioden sind mit unterschiedlicher 1.iclltfarbe erhältlich.leuclit diodes are available in different colors.
In den meisten Anwendungsfällen von Signal leuchten kann die übliche rote Leuchtdiode verwendet werden. Bei mehrfarbigen Signalanlagen, wie z. 13. Verkehrsampeln, können mit Leuchtdioden der jeweils erforderlichen Lichtfarbe, z. B. rot, gelb, grün, bestückte Leuchten verwendet werden.In most applications of the signal light can be the usual one red light emitting diode can be used. In the case of multi-colored signal systems, such as 13. traffic lights, can with light emitting diodes of the required light color, z. B. red, yellow, green, equipped lights are used.
In nicht dargestellter Weise kann vor der Leuchtenanordnung der lig. 1 eine in der Licht farbe der Leuchtdioden getönte Farbfilterscheibe angeordnet sein, d je beispielsweise dem Vergußblock 7 vor den Leuchtdioden flächig anliegt bzw. mit angegossen ist. Eine solche Farbfilterscheibe bietet den Vorteil, daß das Leuchtfeld auch bei ausgeschalteter Leuchte die Signal farbe zeigt. Außerdem ergibt sich bei ausgeschalteter Leuchte ein gleichmäßiger Sichteindruck, da die unterschiedliche Struktur der mit Bauelementen bestückten Pla tine 2 abgedeckt wird.In a manner not shown, the lig. 1 arranged a color filter disc tinted in the light color of the light emitting diodes be, d each, for example, the potting block 7 lies flat in front of the light-emitting diodes or is cast on. Such a color filter disc has the advantage that the The light field shows the signal color even when the light is switched off. Also results When the light is switched off, there is a uniform visual impression, as the different Structure of the populated with components Pla tine 2 is covered.
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Claims (6)
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