DE29622402U1 - Light signal devices equipped with light-emitting diodes - Google Patents
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Description
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Garufo GmbH, 85410 Haag an der AmperGarufo GmbH, 85410 Haag an der Amper
Mit Leuchtdioden bestückte LichtsignalvorrichtungenLight signal devices equipped with light-emitting diodes
Die Erfindung bezieht sich auf eine mit Leuchtdioden unterschiedlicher Emissionsfarben bestückte Lichtsignalvorrichtung zur Erzeugung von weißem Licht.The invention relates to a light signal device equipped with light-emitting diodes of different emission colors for generating white light.
Lichtsignalvorrichtungen bestehend aus Leuchtdioden (LED) unterschiedlicher Emissionsfarben sind beispielsweise aus der EP 713 999 bekannt und werden in der Verkehrstechnik und anderen Gebieten verwendet. Der Einsatz von Leuchtdioden als Lichtquelle hat sich aufgrund ihrer Vorteile gegenüber den Thermostrahlern durchgesetzt. Die Leuchtdioden sind nicht nur kostengünstiger, sondern sie zeichnen sich auch durch die lange Lebensdauer und dadurch aus, daß sie nur geringe Wärmeentwicklung haben. Deshalb werden auch weißes Licht emittierende Lichtsignalvorrichtungen mit Leuchtdioden betrieben, auch wenn das mittels einer Kombination von drei Gruppen von Leuchtdioden erfolgt, die je eine andere Farbe, nämlich grün, blau und rot emittiert. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Lichtqualität der einzelnen Leuchtdioden temperaturabhängig ist und damit auch die der Farbkombination, so daß die resultierende Wellenlänge sich durchaus vom Weißlichtbereich in den Grün-, Blau- oder Rotlichtbereich verschieben kann.Light signal devices consisting of light-emitting diodes (LEDs) of different emission colors are known, for example, from EP 713 999 and are used in traffic engineering and other areas. The use of light-emitting diodes as a light source has become established due to their advantages over thermal radiators. The light-emitting diodes are not only more cost-effective, but they are also characterized by their long service life and the fact that they generate little heat. This is why light signal devices that emit white light are also operated with light-emitting diodes, even if this is done using a combination of three groups of light-emitting diodes, each of which emits a different color, namely green, blue and red. However, it has been shown that the light quality of the individual light-emitting diodes is temperature-dependent and thus also that of the color combination, so that the resulting wavelength can certainly shift from the white light range to the green, blue or red light range.
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Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lichtsignalvorrichtung der eingangs genannten Art zu entwickeln, die ein weißes Licht mit weitgehend konstanter Qualität gibt.The innovation is based on the task of developing a light signal device of the type mentioned above, which provides a white light with largely constant quality.
Die Aufgabe wird neuerungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The problem is solved according to the invention with the features of claim 1.
Die Kombination von Blaugrün mit Gelborange fällt gemäß der Normfarbtafel nach DIN 5033, Teil 3 in den weißen Farbbereich und zwar derart, daß eine Veränderung der Lichteigenschaften der Leuchtdioden durch Temperatureinfluß nahezu keinen Einfluß auf das resultierende Licht hat, da dieses sich im weißen Farbbereich bewegt. Die erfindungsgemäße Lösung bietet daher eine Lichtsignalvorrichtung mit annähernd gleichbleibender Lichtqualität. Die Verwendung von nur zwei Emissionsfarbgruppen erleichtert außerdem deren Auslegung, wenn eine besondere Weißlichtabstimmung gewünscht wird.The combination of blue-green with yellow-orange falls into the white color range according to the standard color chart according to DIN 5033, Part 3, in such a way that a change in the light properties of the LEDs due to the influence of temperature has almost no influence on the resulting light, since this is in the white color range. The solution according to the invention therefore offers a light signal device with almost constant light quality. The use of only two emission color groups also makes their design easier if a special white light adjustment is desired.
Um das von punktuellen blaugrünen und gelborangen Beleuchtungsquellen erzeugte weiße Licht zu homogenisieren, können den Leuchtdioden eine oder mehrere Streuscheiben vorgelagert werden.In order to homogenize the white light produced by point blue-green and yellow-orange light sources, one or more diffusing discs can be placed in front of the LEDs.
Durch die Aufteilung der Leuchtdioden in dem Behälter der Vorrichtung wird in den Fällen, in denen mehr Leuchtdioden einer Emissionsfarbe bestehen, am Rand des Behälters das Licht vom weißen Licht abweichen, weil sich dort Leuchtdioden einer der beiden Farben haufen. Hier wird gemäß einerDue to the distribution of the LEDs in the container of the device, in cases where there are more LEDs of one emission color, the light at the edge of the container will deviate from white light because LEDs of one of the two colors are clustered there. Here, according to a
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weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, den Leuchtdioden eine Blende vorzuschalten. Durch eine Öffnung der Blende, die kleiner ist als das Leuchtdiodenfeld, wird der andersfarbige Lichtrand weggeblendet.In a further embodiment of the invention, it is proposed to install a diaphragm in front of the LEDs. By opening the diaphragm smaller than the LED field, the differently colored light edge is faded away.
Der Farbton des weißen Lichtes kann durch das Zahlenverhältnis der beiden Leuchtdiodengruppen eingestellt werden. Diese Abstimmung läßt sich auch oder zusätzlich durch Stromregelungen der beiden LED-Gruppen oder von einzelnen Leuchtdioden durchführen.The color tone of the white light can be adjusted by the numerical ratio of the two groups of LEDs. This adjustment can also be carried out by regulating the current of the two LED groups or of individual LEDs.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind Leuchtdioden unterschiedlicher Farben paar- oder gruppenweise elektrisch in Reihe geschaltet, wobei jeweils eine gleiche oder eine unterschiedliche Anzahl von Leuchtdioden aus den beiden Farbgruppen zusammengeschaltet sind. Bei Ausfall einer LED werden dann je nach Zahlenverhältnis der Farbkombination die mit ihr in Reihe angeschlossenen Leuchtdioden der anderen Farbe oder derselben und der anderen Farbe ebenfalls ausfallen, so daß das für den Farbton verantwortliche Zahlenverhältnis trotz Ausfall einer Leuchtdiode erhalten bleibt.According to a further embodiment of the invention, light-emitting diodes of different colors are electrically connected in series in pairs or groups, with an equal or different number of light-emitting diodes from the two color groups being connected together. If an LED fails, then, depending on the numerical ratio of the color combination, the light-emitting diodes of the other color or the same and the other color connected in series with it will also fail, so that the numerical ratio responsible for the color tone is maintained despite the failure of one light-emitting diode.
Diese Wirkung kann auch mittels entsprechender Regelkreise erreicht werden. Mit Reglern und/oder Stromquellen, die beispielsweise einzelnen oder Gruppen von Leuchtdioden zugeordneten werden, kann die Lichtintensität der einzelnen oder Gruppen von Leuchtdioden und damit die Farbtonlage desThis effect can also be achieved by means of appropriate control circuits. With controllers and/or power sources, which are assigned to individual or groups of LEDs, for example, the light intensity of the individual or groups of LEDs and thus the color tone of the
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weißen Lichtes der Leuchtsignalvorrichtung, auch bei Ausfall einer oder mehrerer Leuchtdioden gesteuert werden. Diese Regelung hat den Vorteil, daß bei einem Ausfall von Leuchtdioden nicht nur der Farbton, sondern auch die Intensität des weißen Lichtes aufrechterhalten werden kann. Außerdem kann einer Änderung des Farbtones durch Temperaturschwankungen entgegengewirkt werden.white light of the light signal device can be controlled even if one or more LEDs fail. This control has the advantage that if LEDs fail, not only the color tone but also the intensity of the white light can be maintained. In addition, a change in the color tone due to temperature fluctuations can be counteracted.
In der Zeichnung ist in den Figuren 1 bis 3 je ein Ausführungsbeispiel der Neuerung schematisch dargestellt. Fig. 4 zeigt das Diagramm einer Normfarbtafel.In the drawing, Figures 1 to 3 each show an embodiment of the innovation. Figure 4 shows the diagram of a standard color chart.
Fig.la zeigt einen Längsschnitt und Fig.Ib einen Querschnitt eines Strahlers oder einer Lichtsignalvorrichtung 10 mit einem Gehäuse 11, in dessen unterem Teil die Elektronik 12 und zwei Gruppen von Leuchtdioden (LED) 13 bzw. 14 enthalten sind. Das LED-Feld 15 ist mit den Leuchtdioden 13,14 dicht bepackt, wobei sich Leuchtdioden 13 der einen Gruppe mit Leuchtdioden 14 der anderen Gruppe abwechseln.Fig.la shows a longitudinal section and Fig.lb a cross section of a spotlight or a light signal device 10 with a housing 11, in the lower part of which the electronics 12 and two groups of light-emitting diodes (LEDs) 13 and 14 are contained. The LED field 15 is densely packed with the light-emitting diodes 13, 14, with light-emitting diodes 13 of one group alternating with light-emitting diodes 14 of the other group.
Bei der einen Gruppe handelt es sich um Leuchtdioden 13, die ein blaugrünes Licht im Wellenlängenbereich zwischen 480 und 498 nm ausstrahlen während es sich bei der zweiten Gruppe um Leuchtdioden 14 handelt, die gelboranges Licht im Wellenlangenbereich zwischen 575 und 595 nm emittieren.One group consists of light-emitting diodes 13 that emit blue-green light in the wavelength range between 480 and 498 nm, while the second group consists of light-emitting diodes 14 that emit yellow-orange light in the wavelength range between 575 and 595 nm.
Die Kombination dieser Lichtstrahlen ergibt ein weißes Licht, wie es in dem in Fig.4 gezeigten KoordinatensystemThe combination of these light rays results in a white light, as shown in the coordinate system in Fig.4
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gemäß der Normfarbtafel nach DIN 5033 Teil 3 dargestellt ist. Zum Homogenisieren des ausgestrahlten Lichtes ist eine Streuscheibe 17 und ggf. eine weitere Streuscheibe 18 vorgesehen. Die Kombination der nebeneinander ausgestrahlten unterschiedlichen Emissionsfarben kommt am Rand des Strahlers 10 oft nicht zum Tragen. Deshalb ist zwischen den Streuscheiben 17 und 18 noch eine Blende 19 vorgesehen, bei der die Fläche der Öffnung 16 kleiner ist als die Feldfläche 15 der Leuchtdioden 13,14. Damit tritt, aus dem Gehäuse 11 ein einheitlich weißes Licht heraus.in accordance with the standard color chart according to DIN 5033 Part 3. A diffuser 17 and, if necessary, another diffuser 18 are provided to homogenize the emitted light. The combination of the different emission colors emitted next to each other often does not come into effect at the edge of the radiator 10. Therefore, a diaphragm 19 is provided between the diffusers 17 and 18, in which the area of the opening 16 is smaller than the field area 15 of the light-emitting diodes 13, 14. This means that a uniform white light emerges from the housing 11.
In der Farbtafel gemäß Fig. 4 sind die hier interessierenden Farbbereiche, nämlich Blaugrün B, Weiß W und Gelborange G mit durchgezogenen Strichen eingezeichnet. Mit gestrichelten Linien sind die gemäß der Neuerung noch anwendbaren Wellenlängenbereiche B' bzw. G' eingegrenzt. Die Lichtintensität der jeweiligen Leuchtdioden 13,14, deren Anzahlverhältnis und die Wellenlängen der Strahlen bestimmen die Farbtonart des weißen Lichtes, d.h. ob das Licht blauweiß, gelbweiß ist oder eine dazwischenliegende Tönung hat. Der Farbton bzw. der Betriebspunkt K wird durch das Zahlenverhältnis der beiden LED-Gruppen 13,14 bestimmt.In the color chart according to Fig. 4, the color ranges of interest here, namely blue-green B, white W and yellow-orange G, are marked with solid lines. The wavelength ranges B' and G' that are still applicable according to the innovation are delimited with dashed lines. The light intensity of the respective light-emitting diodes 13, 14, their number ratio and the wavelengths of the rays determine the color tone of the white light, i.e. whether the light is blue-white, yellow-white or has a shade in between. The color tone or the operating point K is determined by the numerical ratio of the two LED groups 13, 14.
Gemäß Fig.l sind beispielsweise doppelt so viele blaugrüne Leuchtdioden 13 wie gelborange Leuchtdioden 14 vorgesehen. Fig.2 zeigt ein Beispiel mit einem Zahlenverhältnis von 3/1 und Fig.3 eines von l/l, wobei diese Verhältnisse natürlich auch für Gelborange/Blaugrün gelten. Je nachdem, ob mehrAccording to Fig.l, for example, twice as many blue-green LEDs 13 as yellow-orange LEDs 14 are provided. Fig.2 shows an example with a ratio of 3/1 and Fig.3 one of 1/1, whereby these ratios naturally also apply to yellow-orange/blue-green. Depending on whether more
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blaugrüne oder mehr gelborange Leuchtdioden verwendet werden, wird der Ist- oder Betriebspunkt K, also der resultierende Farbton sich mehr im linken bzw. im rechten Feld W befinden. D.h. durch Temperaturänderung oder durch Ausfall einer Leuchtdiode wird sich der Betriebspunkt K nach links oder nach rechts, aber stets im weißen Bereich W bewegen. Diese Wirkung läßt sich bei den konventionellen Weißlichtvorrichtungen mit drei Farbgruppen jedoch nicht so leicht erreichen, denn dort wird die Verschiebung des Betriebspunktes in drei Richtungen erfolgen und damit außerhalb des Weißbereiches gelangen können.If blue-green or more yellow-orange LEDs are used, the actual or operating point K, i.e. the resulting color tone, will be located more in the left or right field W. This means that due to a change in temperature or the failure of a LED, the operating point K will move to the left or right, but always in the white area W. However, this effect cannot be achieved so easily with conventional white light devices with three color groups, because the operating point will shift in three directions and can therefore end up outside the white area.
Auch bei festgelegten Wellenlängen und Zahlenverhaltnissen der Leuchtdioden ist bei Bedarf noch eine Veränderung der Farbtonlage durch Regelung der Strom- bzw. Lichtstärke der unterschiedlichen LED-Gruppen oder einzelner Leuchtdioden möglich. In Fig.2 ist ein Beispiel gezeigt, bei dem die LEDs 13 der einen Gruppe über einen Regler 2 0 und die der anderen Gruppe über einen zweiten Regler 21 an nicht näher dargestellten, getrennten Stromquellen angeschlossen sind, so daß jede LED-Gruppe 13,14 für sich geregelt werden kann. Auch die Anwendung von mehreren, einzelnen Leuchtdioden zugeordneten Stromquellen und/oder Reglern ist möglich.Even with fixed wavelengths and numerical ratios of the LEDs, it is possible to change the color tone if necessary by regulating the current or light intensity of the different LED groups or individual LEDs. Fig. 2 shows an example in which the LEDs 13 of one group are connected to separate power sources (not shown in detail) via a controller 20 and those of the other group via a second controller 21, so that each LED group 13, 14 can be regulated individually. It is also possible to use several power sources and/or controllers assigned to individual LEDs.
Leuchtdioden haben in der Regel eine hohe Lebensdauer. Es kann jedoch nicht verhindert werden, daß hin und wieder eine LED ausfällt. Um einer Farbtonverschiebung durch Ausfall von Leuchtdioden einer Farbgruppe zu verhindern, können LeuchtLEDs generally have a long lifespan. However, it cannot be prevented that an LED fails from time to time. To prevent a color shift caused by the failure of LEDs in a color group, LEDs can be
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dioden unterschiedlicher Farben gruppenweise in Reihe geschaltet werden, damit bei Ausfall einer LED unter den noch leuchtenden LEDs das Zahlenverhältnis erhalten bleibt. In Fig.3 ist ein Beispiel hierzu gezeigt. Bei einem Zahlenverhältnis von l/l sind jeweils eine blaugrüne mit einer gelborangen LED paarweise in Reihe geschaltet. Bei Ausfall einer LED 13 wird dann die mit ihr zusammenhängende LED 14 der anderen Farbe ebenfalls nicht mehr mit Strom versorgt.diodes of different colors are connected in series in groups so that if one LED fails, the numerical ratio is maintained among the LEDs that are still lit. An example of this is shown in Fig.3. With a numerical ratio of l/l, a blue-green LED is connected in series in pairs with a yellow-orange LED. If an LED 13 fails, the LED 14 of the other color connected to it is also no longer supplied with power.
Eine Korrektur des Farbtones bei Temperaturänderungen oder nach Ausfall von LEDs kann auch mit Reglern und/oder mit, ggf. regelbaren, Stromquellen durchgeführt werden, die einzelnen oder Gruppen von Leuchtdioden gleicher oder gemischter Emissionsfarben zugeordneten werden. Sie werden so ausgelegt, daß bei Temperaturänderungen oder einem Ausfall von Leuchtdioden die gewünschte Farbtonlage aufrechterhalten bleibt, indem die Lichtstärke der LEDs einer oder beider Farben bzw. der übrigen LEDs neu eingestellt wird.Correction of the color tone in the event of temperature changes or LED failure can also be carried out using controllers and/or with, if necessary, adjustable, power sources that are assigned to individual or groups of LEDs of the same or mixed emission colors. They are designed in such a way that the desired color tone is maintained in the event of temperature changes or LED failure by re-adjusting the light intensity of the LEDs of one or both colors or of the remaining LEDs.
Die beschriebenen Lichtsignalvorrichtungen haben gegenüber den vorbekannten Dreifarben-Vorrichtungen den Vorteil, daß das erzeugte weiße Licht weitgehend temperaturunabhängig ist, indem eine Veränderung der Lichtqualität der LEDs 13,14 durch Temperatürschwankungen nur eine Verschiebung des Betriebspunktes K innerhalb des Weißfeldes W erfolgt. Dieses wird insbesondere mit LED-Licht erreicht, dessen Wellenlänge zwischen 482 und 488 nm bzw. zwischen 580 und 585 nm liegt. Die Leuchtdioden 13,14 sind vorzugsweise zweipolige Dioden.The light signal devices described have the advantage over the previously known three-color devices that the white light produced is largely independent of temperature, in that a change in the light quality of the LEDs 13, 14 due to temperature fluctuations only results in a shift in the operating point K within the white field W. This is achieved in particular with LED light whose wavelength is between 482 and 488 nm or between 580 and 585 nm. The light-emitting diodes 13, 14 are preferably two-pole diodes.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19937852C2 (en) * | 1999-08-13 | 2002-05-29 | Thomas Strobl | Portable lamp and its use |
| DE20321848U1 (en) | 2003-11-14 | 2011-05-19 | Signal-Construct, elektrooptische Anzeigen und Systeme GmbH, 75223 | LED luminaire for media with wavelength-dependent light absorption and scattering |
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- 1996-12-24 DE DE29622402U patent/DE29622402U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19937852C2 (en) * | 1999-08-13 | 2002-05-29 | Thomas Strobl | Portable lamp and its use |
| DE20321848U1 (en) | 2003-11-14 | 2011-05-19 | Signal-Construct, elektrooptische Anzeigen und Systeme GmbH, 75223 | LED luminaire for media with wavelength-dependent light absorption and scattering |
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