DE60219791T2

DE60219791T2 - Beleuchtetes strassenschild

Info

Publication number: DE60219791T2
Application number: DE2002619791
Authority: DE
Inventors: Mike Sandhurst Bodecky; Stephen Trevor Chislehurst Smith; Mark Southgate Walter
Original assignee: Walter Mark Southgate Epsom
Current assignee: Walter Mark Southgate Epsom
Priority date: 2001-07-07
Filing date: 2002-07-05
Publication date: 2008-01-24
Anticipated expiration: 2022-07-06
Also published as: AT360869T; WO2003007282A1; US7406787B2; DE60219791D1; US20040244246A1; EP1405292B1; EP1405292A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft beleuchtete Straßenschilder bzw. Verkehrszeichen und insbesondere, obwohl nicht ausschließlich, Straßenschilder bzw. Verkehrszeichen, die nur nachts beleuchtet sind.
Straßenschilder werden verwendet, um Fahrzeugführer über Straßenzustände und Verkehrsregelungen zu informieren, soweit sie den Bereich betreffen, in dem sich das Schild befindet. Viele solcher Schilder werden heutzutage unter Verwendung eines „rückstrahlenden" Materials hergestellt, das heißt eines Materials, das Licht direkt in die Richtung zurückreflektiert, aus der es kam. Diese Eigenschaft erhöht die Sichtbarkeit solcher Schilder bei Nacht stark, indem sie es ermöglicht, daß Licht von den Scheinwerfern vorbeifahrender Fahrzeuge geradewegs zum Fahrzeugführer zurückreflektiert wird. Jedoch können solche Schilder nachts nur gesehen werden, wenn sie im Strahl der Scheinwerfer eines Fahrzeugs liegen.
Frühere Kenntnis der Straßenzustände und Verkehrsregelungen gibt einem Fahrzeugführer zusätzliche Zeit, um auf solche Information zu reagieren, was die Wahrscheinlichkeit von Unfällen verringert. Es ist deshalb manchmal erwünscht, beleuchtete Schilder vorzusehen, die nachts auch dann gesehen werden können, wenn sie nicht durch Scheinwerfer beleuchtet werden. Im allgemeinen wird solche Beleuchtung durch Lampen erzielt, die über oder unter dem Schild angeordnet und von vorn auf das Schild gerichtet sind. Eine Alternative besteht darin, die Informationsfläche des Schildes von hinten zu beleuchten, indem eine halbdurchlässige Fläche verwendet wird, hinter der eine Lichtquelle angeordnet ist, die durch die Fläche hindurchscheint. Solche Schilder sind zum Beispiel von Straßenpollern an Kreuzungen bekannt, die einen „Lichtkasten" haben, der eine Lichtquelle enthält, wobei Licht durch vier Flächen emittiert wird. Solche hintergrundbeleuchteten Schilder haben im allgemeinen keine rückstrahlenden Eigenschaften und sind daher für die Sichtbarkeit völlig auf die Hintergrundbeleuchtung angewiesen.
Ferner erfordern Schilder, die durch Lampen beleuchtet werden, ganz gleich, ob von vorn oder von hinten, eine erhebliche Stromzufuhr, was teuer ist. Ferner kann es in abgelegenen Regionen sein, daß es keine nahegelegene Netzstromquelle gibt. Solche Schilder sind außerdem kostspielig zu warten und zu installieren.
Ein Verfahren zur Verringerung des für solche Schilder erforderlichen Stroms wird in WO 00/48166 offenbart. Eine Schildtafel wird von hinten durch eine flache Tafel aus Elektrolumineszenz-Material beleuchtet. Die Vorderseite des Schildes umfaßt eine rückstrahlende Linse. Das Schild weist außerdem einen Fotodetektor zur Messung des Umgebungslichts auf, und das Elektrolumineszenz-Material wird nur aktiviert, um Licht zu emittieren, wenn das Umgebungslicht unter einen vorbestimmten Pegel sinkt – das heißt, während der Nacht.
Dieses System funktioniert gut, da Elektrolumineszenz-Materialien eine viel niedrigere Stromzufuhr als herkömmliche Lampen erfordern, um Licht von hinreichender Helligkeit zu erzeugen. Da das Schild nur während der Nacht eingeschaltet ist, wird der langfristige Stromverbrauch stark verringert.
Jedoch erhöht das Hinzufügen von Fotodetektoren die Komplexität des Schildes. Da Straßenschilder in großen Stückzahlen produziert werden müssen, sind komplizierte Komponenten unerwünscht.
Ferner haben Elektrolumineszenz-Materialien eine endliche Lebensdauer. Zum Beispiel kann ein typisches Material anfangs Licht mit 34 cd m^–2 emittieren, wenn es mit Wechselstrom von 100 V und 400 Hz versorgt wird. Nach 3.500 Stunden kontinuierlicher Verwendung ist das Licht, das unter diesen Bedingungen emittiert wird, dann auf 30% seiner Anfangshelligkeit gesunken. Eine Möglichkeit zur Erhöhung der Lebensdauer einer Elektrolumineszenz-Lichtquelle besteht darin, die Spannung und die Frequenz der zugeführten Elektrizität zu verringern: Zum Beispiel geht das oben beschriebene Material, wenn es mit 100 V und 60 Hz versorgt wird, erst nach 20.000 Stunden auf 30% Helligkeit zurück. Jedoch wird auch die Anfangshelligkeit verringert, so daß die erhöhte Lebensdauer ihren Preis hat.
US 4857920 beschreibt ein Verkehrssignal mit einem lichtemittierenden Abschnitt, der durch zwei oder mehr übereinandergeschichtete Elektrolumineszenz-Schichten gebildet wird. Eine Schicht kann rot sein und die andere grün, so daß das Signal Licht mit unterschiedlichen Farben von einer einzigen Anzeige emittieren kann.
EP 0621576 beschreibt ein Lumineszenz-Hinweisschild mit zwei Lichtemittern, die an unterschiedlichen Positionen auf dem Hinweisschild angeordnet sind. Ein Emitter entspricht den Buchstaben „STOP", und der andere ist als ein auf dem Kopf stehender dreieckiger Rahmen angeordnet.
Es gibt daher einen Bedarf an einem Schild, das die zusätzliche Sichtbarkeit eines aktiv beleuchteten Schildes mit der Sicherheit eines rückstrahlenden Schildes kombiniert. Es gibt einen weiteren Bedarf an beleuchteten Schildern mit niedrigem Strombedarf. Es gibt noch einen weiteren Bedarf an solchen Schildern, die einfach hergestellt werden können. Es gibt noch einen weiteren Bedarf an Schildern mit einer erhöhten Betriebslebensdauer.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein beleuchtetes Schild bereitgestellt, umfassend: eine Schildtafel; und mindestens zwei Anordnungen von Lichtquellen, die angeordnet sind, um die Schildtafel zu beleuchten, wobei jede Anordnung selektiv unabhängig von der oder jeder anderen Anordnung aktivierbar ist, wobei die Lichtquellen jeder Anordnung räumlich über die Breite der Tafel alternieren.
Diese Anordnung erlaubt die Möglichkeit, daß die Anordnungen einzeln verwendet werden, um die Schildtafel zu beleuchten; zum Beispiel könnten zwei Anordnungen in alternierenden Nächten verwendet werden. Da jede Anordnung weniger stark verwendet wird, als es der Fall wäre, wenn nur eine einzige Anordnung vorhanden wäre, verschlechtern sie sich weniger schnell, und die Lebensdauer des Schildes wird stark erhöht.
Somit kann die Gesamtlebensdauer des Schildes erhöht werden, indem die Lichtquelle in eine Anordnung von Elementen oder Bildpunkten aufgeteilt wird, die unabhängig voneinander aktivierbar sind. Dann wird zum Beispiel anfangs jeder zweite Bildpunkt beleuchtet. Die übrigen Bildpunkte können als Notfallreserve behalten werden, falls es eine Fehlfunktion bei den primären Bildpunkten gibt, oder zur Verwendung, nachdem die Nutzungsdauer der primären Bildpunkte abgelaufen ist.
Eine Anordnung kann angeordnet sein, um aktiviert zu werden, wenn die andere Anordnung ausfällt. Alternativ oder zusätzlich kann eine Anordnung angeordnet sein, um nach dem Ende der Nutzungsdauer der anderen Anordnung aktiviert zu werden.
Das Schild ist vorzugsweise so angeordnet, daß die Anordnungen nur aktivierbar sind, wenn externes Licht, das auf das Schild fällt, unter einen vordefinierten Pegel sinkt, so daß das Schild während des Tages nicht beleuchtet wird.
Das Schild kann so angeordnet sein, daß die Anordnungen selektiv der Reihe nach aktiviert werden. Mit anderen Worten, eine der Anordnungen kann in der einen Nacht aktiviert werden und die andere Anordnung in der folgenden Nacht. Alternativ können die Anordnungen selektiv in einer zufallsbestimmten Reihenfolge aktiviert werden.
Natürlich wird man anerkennen, daß mehr als zwei Anordnungen von Lichtquellen vorhanden sein können. Drei oder mehr Anordnungen von Lichtquellen können ebenfalls verwendet werden, die der Reihe nach arbeiten oder in einer zufallsbestimmten Reihenfolge oder mit zwei Anordnungen abwechselnd und einer in Reserve.
Vorzugsweise umfassen die Anordnungen von Lichtquellen ein Elektrolumineszenz-Material, das verwendbar sein kann, um den Pegel von externem Licht zu ermitteln, das auf das Schild fällt.
Vorzugsweise wird jede Anordnung durch ein Elektrolumineszenz-Element gebildet, das Segmente hat, die mit entsprechenden Segmenten in dem oder jedem anderen Segment ineinandergreifen. Dies gewährleistet, daß die ganze Schildtafel beleuchtet wird, wenn nur eines der Elemente Licht emittiert.
Elektrolumineszenz-Material ist billig herzustellen und zu installieren und erfordert ferner eine viel niedrigere Stromzufuhr als herkömmliche Lampen. Elektrolumineszenz-Materialien kann zu Schichten geformt werden, was ermöglicht, daß die Lichtquelle als eine dünne Schicht direkt hinter der Schildtafel angeordnet wird. Die Verwendung einer Elektrolumineszenz-Schicht als Lichtquelle ermöglicht, daß die Quelle so gestaltet werden kann, daß nur ein Teil der Fläche des Schildes Licht emittiert.
Elektrolumineszenz-Material hat auch die Eigenschaft, daß sich seine Kapazität mit der Lichtmenge ändert, die auf das Material fällt. Durch Messen der Kapazität eines der Elemente kann es als Fotodetektor verwendet werden, um die Helligkeit von externem Licht, das auf das Schild fällt, zu messen.
Vorzugsweise kann daher jedes Element entweder als Fotodetektor verwendet werden, um die Menge des externen Lichts, das auf das Schild fällt, zu messen, oder als Fotoemitter, um Licht zu emittieren, um das Schild zu beleuchten. Dies beseitigt den Bedarf an getrennten Fotodetektoren, wodurch die Anzahl komplexer Komponenten im System verringert wird.
Ein Verfahren zum Messen der Kapazität eines Elements schließt das Anlegen einer konstanten Spannung an dieses Element ein. Um jedoch ein Element zu aktivieren, um zu bewirken, daß es Licht emittiert, muß eine Wechselspannung angelegt werden. Es ist daher nicht praktikabel, ein Element gleichzeitig als Fotoemitter und als Fotodetektor zu verwenden.
Dementsprechend fungiert, wenn ein Element als Fotoemitter fungiert, das oder jedes andere Element vorzugsweise als Fotodetektor.
Vorzugsweise ist das Schild so angeordnet, daß keines der Elemente Licht emittiert, wenn die Helligkeit von externem Licht, das auf das Schild fällt, über einem vorbestimmten Pegel liegt. Dieser Pegel wird vorzugsweise so definiert, daß keines der Elemente während des Tages Licht emittiert. Somit wird das Schild nur während der Nacht beleuchtet.
Wie oben dargelegt, verringert sich die Helligkeit des Lichts, das durch das Elektrolumineszenz-Material emittiert wird, im Laufe der Nutzung dieses Materials. Die Helligkeit des emittierten Lichts wird außerdem kurzfristig durch die Temperatur des Materials beeinflußt, die sich auch innerhalb von 24 Stunden erheblich ändern kann. Um dies auszugleichen, kann das Schild auch ein Steuerungssystem zum Regeln des den Elementen zugeführten Stroms umfassen. Dieses System ist vorzugsweise so angeordnet, daß gewährleistet ist, daß die Helligkeit des Lichts, das von einem Element emittiert wird, zeitlich im Wesentlichen konstant bleibt, und zwar sowohl über einen 24-Stunden-Zyklus als auch für die Lebensdauer des Zeichens.
Um Veränderungen innerhalb eines 24-Stunden-Zyklus auszugleichen, kann das Steuerungssystem Strommeßmittel zum Messen des Stroms, der durch ein Element entnommen wird, wenn es als Fotoemitter fungiert, und eine Rückkopplungsschleife zur Bestimmung der Temperatur auf der Grundlage des durch das Element entnommenen Stroms aufweisen. Alternativ kann ein unabhängiges Temperaturmeßmittel verwendet werden.
Langfristig kann der Strom, der jedem Element zugeführt wird, reguliert werden, um eine Degradation auszugleichen, so daß die Helligkeit des durch die Elemente emittierten Lichts über die Lebensdauer des Schildes im Wesentlichen konstant bleibt.
Das Steuerungssystem kann auch bestimmen, ob jedes Element regelmäßig (zum Beispiel einmal pro Tag) zwischen der Verwendung als Fotodetektor und als Fotoemitter wechselt oder nicht. Wenn nicht, ist es wahrscheinlich, daß das Schild einen Defekt entwickelt hat. Wenn dies der Fall ist, werden alle Elemente so geschaltet, daß keines von ihnen Licht emittiert. Es wird dann bei einer routinemäßigen Prüfung deutlich, daß das Schild defekt ist, und der Defekt kann durch Austausch der Steuerungselektronik behoben werden.
Das beleuchtete Schild umfaßt ferner vorzugsweise einen rückstrahlenden Abschnitt. Dieser kann hinter der Schildtafel angeordnet sein, obwohl er auch einen Bestandteil der Schildtafel selbst bilden kann. Es versteht sich, daß es nicht nötig ist, daß das beleuchtete Schild vollständig rückstrahlend ist.
Das Schild umfaßt vorzugsweise eine Ermittlungsvorrichtung zum Ermitteln der Annäherung eines Fahrzeugs, wobei das Schild so angeordnet ist, daß die Lichtquelle nur aktiviert wird, wenn sich ein Fahrzeug nähert. Dies kann den Stromverbrauch noch weiter verringern, so daß das Schild nur nachts und nur dann, wenn sich ein Fahrzeug nähert, beleuchtet wird. Die Vorrichtung zum Ermitteln der Annäherung eines Fahrzeugs kann jede geeignete Form haben, einschließlich der Ermittlung von Geräuschen oder Vibrationen in der Straße, die durch sich nähernde Fahrzeuge verursacht werden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine beleuchtete Schild-Einheit bereitgestellt, umfassend ein beleuchtetes Schild nach einem der vorhergehenden Ansprüche und eine Stromquelle. Dies ermöglicht die Beleuchtung des Schildes an Orten, wo kein Netzstrom verfügbar ist.
Die Stromquelle kann eine wiederaufladbare Batterie sein, und die beleuchtete Schild-Einheit umfaßt vorzugsweise Wiederauflademittel zum Wiederaufladen der wiederaufladbaren Batterie. Das Wiederauflademittel kann eine photovoltaische Zelle und/oder eine Vorrichtung zum Erzeugen von Elektrizität unter Verwendung der Vibrationen von vorbeifahrenden Fahrzeugen umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Beleuchten eines eine Schildtafel und erste und zweite Elektrolumineszenz-Lichtquellen umfassenden Straßenschilds bereitgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Messen der Kapazität der ersten Lichtquelle; Bestimmen des Pegels des externen Lichts, das auf das Schild fällt, aus der gemessenen Kapazität; und Beleuchten der Schildtafel mit der zweiten Lichtquelle, wenn das externe Licht unter einen vordefinierten Pegel sinkt.
Einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nunmehr nur zu Beispielzwecken und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei diese folgendes zeigen:
1 zeigt eine Ansicht einer beleuchteten Schild-Einheit gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine Schnittansicht eines Teils der Schild-Einheit von 1;
3 zeigt die Änderung der Kapazität eines Elektrolumineszenz-Materials mit dem auf das Material fallenden Licht;
4 zeigt die Veränderung des Umgebungslichts und der Kapazität eines Elektrolumineszenz-(EL-)Materials während 220 Minuten eines simulierten Sonnenuntergangs;
5 ist ein Schaltbild für einen Kapazitätsschalter;
6 ist eine schematische Ansicht von zwei EL-Elementen, die in Segmenten angeordnet sind, um eine räumlich alternierende Anordnung zu bilden;
7 ist eine grafische Darstellung, welche die Veränderung der Kapazität eines EL-Materials mit der Temperatur bei zwei Beleuchtungen zeigt;
8 ist eine grafische Darstellung, die zeigt, wie sich die Helligkeit des durch ein EL-Element emittierten Lichts mit der Temperatur dieses Elements ändert;
9 ist eine grafische Darstellung, die zeigt, wie sich die Helligkeit des durch ein EL-Element emittierten Lichts mit der Zeit infolge elektrischer Degradation verändert;
10 ist ein Blockschaltbild, das die Steuerungselektronik einer Ausführungsform eines Schildes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
11 ist ein Blockschaltbild, das die Steuerungselektronik einer weiteren Ausführungsform eines Schildes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
12 ist ein Blockschaltbild, das die Steuerungselektronik einer weiteren Ausführungsform eines Schildes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
13 zeigt eine schematische Ansicht von Lichtquellenanordnungen gemäß der vorliegenden Erfindung.
1 zeigt eine Schild-Einheit 1 mit einem Schild 2, das mittels eines hohlen Pfostens 4, der vorzugsweise aus galvanisiertem Stahl besteht, im Boden 3 montiert ist. Das Schild hat eine Schildtafel 5, die dem ankommenden Verkehr zugewandt ist. Die Tafel wird durch eine Elektrolumineszenz-Schicht (ELF) (nicht gezeigt) beleuchtet, die hinter der Tafel montiert ist. Die ELF kann aus herkömmlichem Elektrolumineszenz-Material oder aus Organo-Elektrolumineszenz-Material gebildet werden.
Obwohl das Schild an das Stromnetz angeschlossen sein kann, umfaßt die Schild-Einheit der Ausführungsform eine im Boden montierte Stromversorgung 6. Die Stromversorgung 6 weist eine wiederaufladbare Batterie auf und ein elektronisches Steuerungssystem zur Steuerung, wann die ELF eingeschaltet wird, um die Schild-Einheit zu beleuchten. Die Stromversorgung 6 ist mittels Anschlußleitungen (nicht gezeigt), die in der Mitte des Metallpfostens 4 verlaufen, mit der ELF verbunden. Ein Schild von 270 mm Durchmesser benötigt Strom mit etwa 100 V (Wechselstrom) bei etwa 400 bis 700 Hz, um 65 cd bereitzustellen, was das Minimum für Straßenschilder ist.
Rings um den Pfosten sind photovoltaische Zellen (nicht gezeigt) montiert, die der wiederaufladbaren Batterie während des Tages Strom zuführen, was ermöglicht, daß die Batterie während des Tages aufgeladen wird, um der ELF während der Nacht Strom zuführen zu können. Alternativ kann eine Vorrichtung zur Erzeugung von Elektrizität aus Umgebungsvibration verwendet werden, um die Batterie wiederaufzuladen.
2 zeigt einen Querschnitt des Schildes 2. Das Schild 2 besteht aus einer Aluminium- oder Kunststoffrückwand 7, auf die eine weiße Schicht 8, eine Elektrolumineszenz-Schicht (ELF) 9 und eine rückstrahlende Schicht 10, die aus einem durchsichtigen oder durchscheinenden rückstrahlenden Material besteht, laminiert sind. Die Schildtafel 3 ist als ein durchsichtiger eingefärbter Überzug auf der rückstrahlenden Schicht 10 angeordnet. Zusätzliche Information kann durch die Ausbildung von mehr Überzügen oder mehr rückstrahlenden Elementen bereitgestellt werden, die auf der Vorderseite des Schildes 2 angebracht werden.
Man wird anerkennen, daß nicht unbedingt das ganze Schild rückstrahlend oder beleuchtet sein muß: Zum Beispiel könnte es bei dem in 1 gezeigten Schild sein, daß nur der Pfeil 11 beleuchtet oder rückstrahlend ist. Es versteht sich, daß die rückstrahlende Schicht 10 nur für Licht rückstrahlend wirkt, das innerhalb von wenigen Grad zur Senkrechten auf der Schicht 10 einfällt. Mit anderen Worten, ein Teil des Umgebungslichts vom Himmel, das die rückstrahlende Schicht schräg streift, wird nicht von der Schicht reflektiert, sondern dringt zur ELF 9 durch.
Eine wenig bekannte Eigenschaft vieler Elektrolumineszenz-Materialien besteht darin, daß sich die Kapazität eines solchen Materials ändert, wenn das Material Licht ausgesetzt wird. In einer Versuchsprobe von ELF mit einer Fläche von 500 cm² wurde die Menge des auf die Oberfläche der Probe fallenden Lichts variiert, und die Kapazität des Materials wurde gemessen. Es wurde festgestellt, daß auch relativ niedrige Pegel von auf die Oberfläche der Probe fallendem Licht zu einer erheblichen Veränderung der Kapazität des Materials führten, wie in 3 gezeigt ist. Diese Zunahme der Kapazität führt zu einer Verringerung der Lichtmenge, die von dem Material emittiert wird.
Die Daten zeigen an, daß es eine relativ schnelle Zunahme der Kapazität gibt, wenn der Pegel des auf die Oberfläche der ELF fallenden Lichts von 0 Lux (völlige Dunkelheit) auf etwa 1.500–2.000 Lux (der Lichtpegel in einem gut erleuchteten Büro) ansteigt. Die Kapazität bleibt dann stabil über 15.000 Lux (wolkenbedeckter Tag) bis hinauf zu 150.000 Lux (volles Sonnenlicht).
Durch diese Eigenschaft kann die ELF als Fotodetektor verwendet werden, der sich auf das Sonnenlicht oder aus der Umgebung reflektiertes Licht stützt, um zu bestimmen, ob die Beleuchtung des Schildes aktiviert werden sollte oder nicht. Während des Tages ist der Pegel des Umgebungslichts hinreichend, so daß das Schild 2 ohne jegliche Beleuchtung leicht durch einen Kraftfahrer gelesen werden kann. Wenn das auf das Schild fallende Licht auf einen Pegel abfällt, wo eine solche „passive Lesbarkeit" nicht mehr möglich ist, wird der damit einhergehende Abfall der Kapazität durch ein elektronisches Steuerungssystem ermittelt, das vorzugsweise in der Stromversorgung 6 angeordnet ist. Dieses aktiviert dann das ELF-Material, so daß die Schildtafel 5 durch die ELF 9 beleuchtet wird. Der Kraftfahrer muß sich dann nicht auf das durch seine Scheinwerfer bereitgestellte Licht oder auf Umgebungslicht wie etwa das Tageslicht verlassen, um das Schild zu lesen. Jedoch verbessert die Bereitstellung des rückstrahlenden Materials die Sichtbarkeit des Schildes aufgrund der Tatsache, daß Licht aus den Scheinwerfern von Kraftfahrern zu ihnen zurück reflektiert wird, und zwar zusätzlich zum Licht von der ELF.
4 ist ein Diagramm, das den Umgebungslichtpegel 12 während 220 Minuten eines simulierten Sonnenuntergangs zusammen mit der Kapazität 13 einer typischen ELF während des gleichen Zeitabschnitts zeigt. Man beachte, daß es einen deutlichen „Sprung" in der Kapazität gibt, der auftritt, wenn der Umgebungslichtpegel vom Tag zur Nacht wechselt. Dieser große Unterschied bedeutet, daß ein auf der Kapazität beruhendes Umschaltsystem relativ unempfindlich gegenüber System- und Umweltänderungen gemacht werden kann.
Da die Kapazität eine derart deutliche Änderung zwischen Umweltlichtpegeln, die „aktive Lesbarkeit" erfordern (das heißt Lichtpegel, die erfordern, daß die ELF aktiviert wird), und Lichtpegeln, die „passive Lesbarkeit" ermöglichen (das heißt Lichtpegel, bei denen das Schild durch einen Kraftfahrer ohne weiteres unter Verwendung von Umgebungslicht gelesen werden kann) zu erkennen gibt, muß keine aufwendige Ausrichtung erfolgen, wenn das Schild installiert wird. Der Effekt ist hinreichend groß, daß es eine große Toleranzgrenze für Fehler gibt.
Obendrein ist der Effekt auch noch vorhanden, wenn die ELF hinter Filtern plaziert wird, die dafür ausgelegt sind, Licht mit ultravioletten Wellenlängen herauszutrennen. Daher kann eine UV-Schutzschicht (nicht gezeigt) in den Aufbau des Schildes 2 eingeschlossen werden. Die UV-Schutzschicht ist wichtig für die Verlängerung der Lebensdauer der ELF 9.
5 zeigt eine Schaltung, die imstande ist, die Veränderung der Kapazität in einem ELF-Material zu überwachen und sie in ein Signal umzusetzen, das dafür verwendet werden kann, das Schild als Antwort auf wechselnde Lichtpegel ein- oder auszuschalten. Die einfachste Form der Schaltung verwendet ein EL-Element, das ausgeschaltet ist. Die Schaltung setzt die Kapazität in eine Spannung um. Eine Schwellwertspannung wird so eingestellt, daß sie Lichtpegeln entspricht, bei denen das Schild ein- oder ausgeschaltet werden sollte.
Das einfachste Verfahren zur Nutzung des „Kapazitätsumschalteffekts" besteht darin, die Kapazität eines EL-Materials in seinem inaktiven Zustand (Aus) zu überwachen. In diesem Zustand kann ein Gleichstrom verwendet werden, um einfach die Kapazität zu bestimmen. Wenn die Kapazität unter einen bestimmten Pegel sinkt, sollte das EL-Material aktiviert werden, um zu bewirken, daß es Licht emittiert.
Jedoch wird das EL-Material in einem „aktiven" (lichtemittierenden) Zustand mit einem Wechselstrom (AC) betrieben. Wenngleich der Kapazitätseffekt noch vorhanden ist, ist es erheblich schwieriger, ihn in ein nutzbares, meßbares Signal umzusetzen. Es ist daher nicht praktikabel, diesen Effekt als Umgebungslichtdetektor zu verwenden, wenn das EL-Material als Lichtemitter verwendet wird. Mit anderen Worten, ein einzelnes EL-Element kann den Kapazitätseffekt nicht verwenden, um zu bestimmen, wann das Umgebungslicht über den vorbestimmten Pegel steigt (das heißt morgens), und selbst in einen inaktiven Zustand zurückzuschalten.
Es ist daher nötig, ein Element innerhalb des Schildes zu schaffen, das als eine Lichterfassungsvorrichtung verwendet werden kann, indem es inaktiv bleibt, während der Rest des EL-Materials aktiv ist. Dies kann erfolgen, indem ein getrenntes Stuck EL-Material ausschließlich zum Gebrauch als Lichtdetektor verwendet wird, aber eine eher bevorzugte Alternative besteht darin, zwei EL-Elemente zu verwenden, von denen jedes entweder als Fotodetektor oder Fotoemitter verwendet werden kann.
Eine geeignete Anordnung ist in 6 gezeigt, in der das ELF 9 ein erstes und ein zweites individuell ansteuerbares EL-Element 14, 15 umfaßt. Die Elemente weisen ineinandergreifende „Segmente" auf, so daß die Wirkung die einer über die Oberfläche des Schildes räumlich alternierenden Anordnung ist. Wenn nur eines der Elemente 14, 15 aktiviert wird, bleibt immer noch die ganze Fläche des Schildes beleuchtet.
Bei Verwendung wird das erste Element 14 nachts aktiviert, während das zweite Element 15 im „Aus"-Zustand verbleibt, aber als ein Fotodetektor unter Verwendung des „Kapazitätseffekts" verwendet wird, um den Pegel des externen Lichts zu überwachen, das auf das Schild fällt. Wenn der externe Lichtpegel über den vorbestimmten Pegel steigt (das heißt morgens), wird dies durch das zweite Element 15 ermittelt, und das erste Element 14 wird ausgeschaltet. Nunmehr können eines oder beide der Elemente als Fotodetektoren fungieren. Am folgenden Abend, wenn das Umgebungslicht unter den vorbestimmten Pegel fällt, wird das zweite Element 15 eingeschaltet, um Licht zu emittieren. Das erste Element 14 verbleibt im „Aus"-Zustand, so daß es als Fotodetektor verwendet werden kann. In der folgenden Nacht werden die Rollen der beiden Elemente wieder vertauscht.
Somit fungiert jedes Element nur jede zweite Nacht als Fotoemitter. Da jeder Emitter nur für die halbe Zeit verwendet wird, wird ohne weiteres ersichtlich, daß die Lebensdauer jedes Emitters (und somit des Schildes als Ganzes) verdoppelt wird. Da ferner jeder Fotoemitter auch als Fotodetektor fungiert, wird der Bedarf an weiteren Fotodetektoren vermieden, was den Aufbau des Schildes vereinfacht.
Man wird anerkennen, daß es mehr als zwei Elemente im Schild geben könnte. Wenn zum Beispiel drei Elemente vorhanden sind, muß jedes Element nur alle drei Nächte aktiviert werden, um Licht zu emittieren. Mehr als zwei Elemente vorzusehen, ermöglicht außerdem zusätzlichen Schutz gegen einen Totalausfall der Einheit, da, wenn eines von drei Elementen ausfällt, die anderen beiden weiterhin in abwechselnden Nächten verwendet werden könnten. Man wird ferner anerkennen, daß jede geeignete Form von ineinandergreifenden Segmenten oder auch von ansteuerbaren Bildpunkten verwendet werden kann, um für eine Überdeckung des Schildes zu sorgen.
In einer Ausführungsform können die Ausgangssignale mehr als eines als Fotodetektor verwendeten EL-Elements elektronisch kombiniert werden, und das gemittelte Ergebnis kann verwendet werden, um eine genauere Vorhersage der Lichtpegel zu ergeben. Dies hätte Vorteile in Bereichen, wo sich die Lichtpegel über die Oberfläche des Schildes hinweg ändern können.
Die Verwendung dieses „Fotokapazität"-Effekts verlängert die effektive Lebensdauer der ELF 9 erheblich, da sie ermöglicht, daß sie nur eingeschaltet wird, wenn es erforderlich ist (bei schwachem Licht), und zwar ohne den Bedarf an zusätzlichen Strukturen oder Sensoren.
Es ist möglich, die Lebensdauer der EL-Elemente durch die Verwendung eines zusätzlichen Sensors (nicht gezeigt) weiter zu steigern, der dafür eingerichtet ist, sich nähernde Fahrzeuge zu ermitteln. Dann ist es möglich, die Elemente 14, 15 nur nachts zu aktivieren, wenn sich ein Fahrzeug nähert. Solche Sensoren sind bekannt und können Vibrations-, Geräusch- oder Lichtsensoren aufweisen, die sich entweder am Schild oder in einer gewissen Entfernung an der Straße befinden.
Man wird anerkennen, daß sich die Eigenschaften des EL-Materials verändern, wenn sich die Umgebungstemperatur ändert. Dies kann den Punkt beeinflussen, an dem der „Kapazitätsschalter" anspricht. Der große „Sprung" in der Kapazität, der stattfindet, wenn die Umgebungslichtpegel zwischen denjenigen, die eine Erkennung des Schildes ohne Unterstützung ermöglichen, und denen wechseln, die eine Schildbeleuchtung erfordern, macht die Kapazitätsumschaltung jedoch relativ unempfindlich für Temperaturänderungen. 7 ist ein Diagramm, das zeigt, wie sich die Kapazität eines typischen EL-Materials bei Lichtpegeln, die der Nacht entsprechen, mit der Temperatur ändert. Daraus ist ersichtlich, daß die Änderung der Kapazität, die durch eine Temperaturänderung verursacht wird, im Vergleich zu der Änderung der Kapazität, die durch die Änderung der Umgebungslichtpegel verursacht wird, klein ist.
Versuche haben gezeigt, daß Änderungen der Umgebungstemperatur weitere erhebliche Auswirkungen auf die im Schild zu verwendenden EL-Materialien haben können. Diese schließen Veränderungen der Helligkeit des durch die ELF emittierten Lichts ein. Insbesondere wird man anerkennen, daß sich die Umgebungstemperatur im Laufe irgendeines gegebenen Tages ändern kann.
Es wird erwartet, daß der Bereich der Betriebstemperatur (nachts) für die Schilder zwischen –10 °C im Winter und 18 °C im Sommer liegt (beruhend auf Daten der meteorologischen Behörde für das Vereinigte Königreich). Versuche haben gezeigt, daß es über diesen Bereich unter einer vorgegebenen Menge von Eingangsbedingungen (Frequenz und Spannung) eine Änderung in der Helligkeit des EL-Materials gibt. 8 ist ein Diagramm, das die Änderung der Helligkeit des durch ein EL-Element emittierten Lichts mit der Temperatur dieses Elements zeigt.
Der Grad der Änderung hängt vom Typ des im EL-Material verwendeten Phosphors und der Art und Weise, auf die das EL-Element aufgebaut ist, ab. Ein typisches EL-Material zeigt eine Zunahme der Helligkeit von ungefähr 30%, wenn die Temperatur innerhalb des erwarteten Betriebstemperaturbereichs abfällt.
Von einem Straßenschild wird ein konstanter Helligkeitspegel verlangt; daher ist in die Steuerungselektronik ein Mechanismus eingeschlossen, um die Helligkeit beizubehalten, wenn sich die Temperatur im Laufe der Nacht verändert. Dies kann auf mehrerlei Weise getan werden.
Wenn die Helligkeitsänderung mit der Temperatur in direkter Beziehung zum Stromverbrauch steht, das heißt, eine niedrigere Temperatur bei einem gegebenen Satz von Eingangsgrößen zu höherer Helligkeit führt, was mehr Strom erfordert, ist es möglich, eine Schaltung zu konstruieren, die den Strom überwacht, der durch das EL-Element entnommen wird. Dies kann dann verwendet werden, um die Eingangsgrößen so zu regeln, daß ein konstanter Stromverbrauch und folglich konstante Helligkeit beibehalten wird.
Ein Thermistor kann in die Elektronik einbezogen werden, um ein Spannungs-„Signal" zu erzeugen, das sich mit der Temperatur ändert. Dieses Signal kann dann in einen Mikrocontroller eingegeben werden, der die Eingangsgrößen (Spannung und/oder Frequenz) für das EL-Element regelt, um die Helligkeit zu regeln. Der Mikrocontroller regelt die Eingangsgrößen auf der Grundlage eines Modells der Art und Weise, wie das in dem neuen Straßenschild verwendete EL-Material auf die Temperatur anspricht.
Das Modell enthält „echte" Daten für das ausgewählte Material, welche die Auswirkungen der Alterung auf die Temperaturantwort widerspiegelt. Es ermöglicht auch, daß die Daten im Hinblick auf die Temperatur korrigiert werden, wenn die Veränderung nicht in direkter Beziehung zum Stromverbrauch steht (wenn es eine Veränderung des Wirkungsgrades im System mit der Veränderung der Temperatur gibt).
Wenn die Helligkeitsänderung mit der Temperatur in direkter Beziehung zum Stromverbrauch steht, das heißt, eine niedrigere Temperatur bei einem gegebenen Satz von Eingangsgrößen zu höherer Helligkeit führt, was mehr Strom erfordert, ist es möglich, eine Schaltung zu konstruieren, die den Strom überwacht, der durch das EL-Element entnommen wird. Dies kann dann verwendet werden, um die Eingangsgrößen so zu regeln, daß ein konstanter Stromverbrauch und folglich konstante Helligkeit beibehalten wird.
Zusätzlich zu den kurzfristigen (dynamischen) Temperatureffekten unterliegt das als Lichtemitter verwendete EL-Material der Degradation aufgrund von elektrischen Effekten und Umwelteffekten. Diese beiden Effekte verringern mit der Zeit die Lichtabgabe aus dem EL-Material bei einem gegebenen Satz von Eingangsbedingungen (Spannung und Frequenz)
Der Prozeß der elektrischen Degradation findet in Phosphormaterialien statt, sowie sie verwendet werden. Je höher die anfängliche Helligkeit des Elements ist, desto größer ist die Geschwindigkeit der elektrischen Degradation. Normalerweise verliert ein EL-Material die Hälfte seiner Helligkeit innerhalb weniger hundert Stunden.
Für ein Straßenschild sind die geforderten Helligkeitspegel relativ hoch, nämlich zwischen 10 und 15 cd m² (gesetzliche Anforderungen für Straßenschilder). Jedoch muß dieser Helligkeitspegel über die Lebensdauer des Schildes beibehalten werden, zum Beispiel 10 Jahre (88.000 Stunden). Wenn das Schild durchschnittlich 12 Stunden am Tag beleuchtet ist, muß die Helligkeit über 44.000 Stunden beibehalten werden.
Es ist möglich, die Geschwindigkeit der elektrischen Degradation vorherzusagen, da sie in der Regel einer Exponentialkurve folgt. Dies ist in 9 gezeigt, in der die Helligkeit des Lichts, das von einem kontinuierlich mit 110 V und 500 Hz betriebenen EL-Material emittiert wird, als die Linie 18 gezeigt ist. Die anfängliche Helligkeit ist 40 cd m², aber sie nimmt schnell auf weniger als die Hälfte dieses Werts ab. Man beachte, daß es keine plötzliche Fehlfunktion im Material gibt; die Helligkeit nimmt vielmehr mit der Zeit ständig ab.
Ein Verfahren, das dies korrigieren soll, besteht darin, einfach die Tatsache zu berücksichtigen, daß die Helligkeit abnimmt, und hinreichend Strom zuzuführen, so daß das Schild während der ersten wenigen hundert Stunden seiner Verwendung viel heller ist als nötig. Jedoch kann dies aufgrund des überschüssigen Lichts, das vom Schild emittiert wird, zu „Lichtverschmutzung" führen.
Die Erzeugung von Licht unter Verwendung von EL-Material ist ein relativ effizienter Prozeß, bei dem die meiste dem System zugeführte Energie in sichtbares Licht umgesetzt wird (mit gewissen Verlusten innerhalb der Elektronik). Es ist daher möglich, die Helligkeit direkt mit dem Stromverbrauch in Beziehung zu setzen. Wenn die elektrische Degradation modelliert wird, kann der dem Element zugeführte Strom so geregelt werden, daß die abgegebene Helligkeit fast konstant ist, wie durch die Linie 19 in 9 gezeigt wird. Man wird anerkennen, daß dies bedeutet, daß der Strombedarf des Elements mit der Zeit allmählich ansteigt.
Andere Formen der Degradation, die in EL-Materialien auftreten können, werden durch Feuchtigkeit, Temperatur und ultraviolettes Licht verursacht. Verschiedene Strategien können verwendet werden, um die Auswirkungen von Feuchtigkeit und ultraviolettem Licht über die Lebensdauer des neuen Straßenschildes zu minimieren. Zum Beispiel sollte der Rand des Schildes mechanisch abgedichtet werden. Ferner können Schutzschichten und -materialien, die UV-beständig sind, oder eine UV-Abschirmung verwendet werden.
10, 11 und 12 sind Blockschaltbilder, die geeignete Schaltungen zur Steuerung der EL-Elemente, um die oben beschriebenen Temperatur- und Degradationseffekte zu kompensieren, zeigen. Jedes Blockschaltbild weist die folgenden Bestandteile auf:

– ein EMC-Filter, das die Einhaltung der Vorschriften zu elektromagnetischen Emissionen gewährleistet;
– eine Stromversorgungs-Steuereinrichtung, welche die Versorgung der Schaltungsanordnung vom Stromnetz reguliert;
– ein Wechselstrom-Gleichstrom-Umsetzer, der den Wechselstrom vom Stromnetz (über die Stromversorgungs-Steuereinrichtung) in den vom EL-Treiber benötigten Gleichstrom umsetzt;
– ein EL-Treiber, der die Eingangsgrößen erzeugt, die benötigt werden, um die EL-Elemente anzusteuern. Der Treiber kann eine jegliche Größe des Schildes bis hin zu einer, die ein Maximum von 15 Watt aufnimmt, berücksichtigen (das runde 900-mm-Straßenschild ist das größte zu erwartenden Straßenschild, das nach der neuen Methode hergestellt wird; es wird erwartet, daß dieses etwa 15 Watt aufnimmt);
– eine EL-Auswahlschaltung, die (auf der Grundlage von durch den Mikroprozessor getroffenen Entscheidungen) entscheidet, welches EL-Element beleuchtet wird und welches als Kapazitätsschalter verwendet wird;
– ein Kapazität-Spannung-Umsetzer, der die Kapazität des ausgewählten EL-Elements in ein Spannungssignal für den Mikroprozessor umsetzt, was ihm ermöglicht, zwischen Tag- und Nachtzeit zu unterscheiden;
– ein Steuerungssystem, das einen Mikroprozessor enthält, der Entscheidungen über die Eingangsgrößen für jedes der EL-Elemente trifft.

Außerdem weisen die Blockschaltbilder verschiedene Einheiten zur Berücksichtigung der elektrischen und umweltbedingten Degradation und der Auswirkungen der Temperatur auf.
Jedes Element zieht nur die Strommenge, die bei der festgelegten Helligkeit benötigt wird, um die EL-Tafel anzusteuern. Dies macht das Schild sehr effizient und die Elektronik im gesamten Bereich von Schildgrößen und -formen universell anwendbar.
Die nachstehend gezeigten Blockschaltbilder beruhen auf einem Schild mit zwei EL-Elementen. Mehr als zwei Elemente können ebenfalls verwendet werden.
10 ist ein Blockschaltbild, das die Steuerungselektronik für eine Ausführungsform des Schildes zeigt. Der Schaltungsentwurf beruht darauf, daß ein Konstantstrommodell sowohl eine Elektronik-Degradation als auch Temperaturänderungen kompensiert. Die Korrekturen an den Eingangsgrößen der EL-Elemente werden durch Regelung der Frequenz durchgeführt.
11 ist ein Blockschaltbild, das die Steuerungselektronik für eine alternative Ausführungsform des Schildes zeigt. Der Schaltungsentwurf beruht darauf, daß ein Konstantstrommodell die elektrische Degradation kompensiert. Ein zusätzlicher Thermistor wird verwendet, um Änderungen aufgrund der Temperatur zu kompensieren.
12 ist ein Blockschaltbild, das die Steuerungselektronik für noch eine weitere Ausführungsform des Schildes zeigt. Die Schaltung verwendet ein Pseudo-Konstantstrommodell, um sowohl die elektrische Degradation als auch Temperaturänderungen zu kompensieren. Die Korrekturen an den Eingangsgrößen der EL-Elemente werden durch Regelung der Frequenz in diskreten Schritten durchgeführt.
Beleuchtete Straßenschilder werden regelmäßig nachts geprüft, um ihr korrektes Funktionieren zu gewährleisten. Bei durch Lampen beleuchteten Schildern nach dem Stand der Technik werden die Lampen normalerweise alle 8.000 Stunden ausgetauscht, und alle zwei Jahre ist eine allgemeine Wartung erforderlich.
Ein Schild gemäß der vorliegenden Erfundung sollte sehr robust sein, wobei während der Lebensdauer des Schildes (10 Jahre) keine Fehlfunktion erwartet wird. Jedoch ist die Steuerungs-Schaltungsanordnung dafür ausgelegt, das Schild auf jegliche Fehlfunktion hin, die auftreten könnte, zu überwachen.
Der Mikrocontroller überwacht das Schild auf jeden Prozeß, der sich innerhalb eines beispielsweise 5-tägigen Zeitraums nicht innerhalb vorprogrammierter Grenzen ändert. Mit anderen Worten, die Elemente sollten jeden Tag zwischen der „Fotodetektor"- und der „Fotoemitter"-Betriebsart umschalten, und wenn dies fünf Tage lang nicht geschieht, wird angenommen, daß eine Fehlfunktion vorliegt.
Wenn ein solcher Zustand ermittelt wird, wird das Schild auf „Aus" geschaltet, bis das Problem behoben ist. Dies gewährleistet, daß eine Fehlfunktion stets bei der nächsten regelmäßigen Überprüfung oder durch Straßenbenutzer, die das Problem dann melden können, bemerkt wird.
Ein Verfahren, das verwendet wird, um die Lebensdauer der ELF zu verlängern, besteht darin, die ELF in diskrete Elemente oder Bildpunkte aufzuteilen, wie in 13 schematisch gezeigt ist. Die ELF 9 ist in ineinandergreifende Anordnungen von Elementen 21, 22 zerlegt. Jede Anordnung kann unabhängig von der anderen Anordnung aktiviert werden. Zuerst werden die Elemente 21 in der ersten Anordnung aktiviert. Weil diese Anordnung immer noch die ganze Fläche der Schildtafel 5 abdeckt, erscheint das Schild immer noch erleuchtet, und seine Sichtbarkeit ist erhöht.
Schließlich wird die Beleuchtung, die durch die Elemente der ersten Anordnung bereitgestellt wird, unter einen akzeptablen Pegel gefallen sein. Sobald dies geschehen ist, wird die erste Anordnung von Elementen 21 nicht mehr benutzt, und die zweite Anordnung von Elementen 22 wird an ihrer Stelle verwendet. Somit wird die Lebensdauer des Schildes verdoppelt.
Alternativ könnte die zweite Anordnung von Elementen 22 als Notfallreserve für den Fall einer Fehlfunktion der primären Schaltung behalten werden.
Als eine weitere Alternative könnte die erste Anordnung von Elementen 21 in der einen Nacht beleuchtet werden und die zweite Anordnung von Elementen 22 in der folgenden Nacht, wobei die Abfolge wechselt und die Lebensdauer des Schildes wiederum verdoppelt wird. Alternativ könnte jedes Mal, wenn das Schild beleuchtet werden soll, die zu aktivierende Anordnung zufallsbestimmt ausgewählt werden.
Es versteht sich, daß, obwohl das System mit Bezug auf zwei Anordnungen von Elementen beschrieben worden ist, ebensogut drei oder mehr verwendet werden könnten.
Im allgemeinen werden Elektrolumineszenz-Schichten mit Strom angesteuert, der mit 100 V und 400 Hz getrieben wird. Wenn die Stromzufuhr über Netzelektrizität (240 V und 50 Hz) erfolgt, werden ein Transformator und ein Oszillator verwendet, um die erforderliche Wellenform bereitzustellen. Je größer die Fläche der ELF ist, um so größer ist der Transformator, der benötigt wird, um sie anzusteuern. Transformatoren verursachen Stromverluste durch die Erzeugung von Wärme und sind relativ teure Komponenten. Es ist daher erwünscht, die ELF ohne die Verwendung eines Transformators vom Netz anzusteuern.
Durch Verwendung eines Hochspannungsoszillators bei 200 Volt in Verbindung mit einer Schaltung zur Verringerung der Netzspannung (240 Volt) kann die ELF ohne den Bedarf an einem Transformator verwendet werden. Bei der höheren Spannung wird die Frequenz, die erforderlich ist, um eine bestimmte Helligkeit zu erzielen, normalerweise auf ~200–250 Hz verringert. Dies verschiebt die Verringerung der Materiallebensdauer, die von der Erhöhung der Spannung herrührt. Jedoch ist die Tafelfläche, die unter Verwendung dieser Methode angesteuert werden kann, begrenzt (normalerweise auf rund 640 cm²).
Ein Schild von 60 cm Durchmesser hat eine Gesamtfläche von ~2.800 cm². Wenn das Schild, wie oben beschrieben, in Elemente aufgeteilt wird, und zu jeder Zeit nur die Hälfte der Elemente beleuchtet wird, dann muß die Schaltung ~1.400 cm² der ELF ansteuern. Um die Verwendung von Transformatoren zu vermeiden, wären für diese Fläche drei Hochspannungs-Inverterschaltungen erforderlich, die bei 210 Volt laufen. Dies erfordert, daß jede Hälfte der Gesamtfläche weiter in drei Sätze von gleichmäßig verteilten Elementen aufgeteilt wird (was insgesamt sechs macht).
Man wird anerkennen, daß Abweichungen von den oben beschriebenen Ausführungsformen immer noch im Schutzbereich der Erfindung liegen.

Claims

Beleuchtetes Schild (2), umfassend: eine Schildtafel (5); und mindestens zwei Anordnungen von Lichtquellen (14, 15; 21, 22), die angeordnet sind, um die Schildtafel zu beleuchten, wobei jede Anordnung selektiv unabhängig von der oder jeder anderen Anordnung aktivierbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen jeder Anordnung räumlich über die Breite der Tafel alternieren.
Beleuchtetes Schild nach Anspruch 1, wobei eine Anordnung (14, 15; 21, 22) angeordnet ist, um aktiviert zu werden, wenn die andere Anordnung ausfällt.
Beleuchtetes Schild nach Anspruch 1, wobei eine Anordnung (14, 15; 21, 22) angeordnet ist, um nach dem Ende der Nutzungsdauer der anderen Anordnung aktiviert zu werden.
Beleuchtetes Schild nach Anspruch 1, das so angeordnet ist, dass die Anordnungen (14, 15; 21, 22) nur aktivierbar sind, wenn externes Licht, das auf das Schild fällt, unter einen vordefinierten Pegel fällt, so dass das Schild während des Tages nicht beleuchtet wird.
Beleuchtetes Schild nach Anspruch 1, das so angeordnet ist, dass die Anordnungen (14, 15; 21, 22) selektiv der Reihe nach aktiviert werden.
Beleuchtetes Schild nach Anspruch 5, das so angeordnet ist, dass die Anordnungen (14, 15; 21, 22) selektiv in einer zufallsbestimmten Reihenfolge aktiviert werden.
Beleuchtetes Schild nach einem der vorstehenden Ansprüche, das mehr als zwei Anordnungen (14, 15; 21, 22) von Lichtquellen umfasst.
Beleuchtetes Schild nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Lichtquellen ein Elektrolumineszenz-Material umfassen.
Beleuchtetes Schild nach Anspruch 8, wobei das Elektrolumineszenz-Material verwendbar ist, um den Pegel von externem Licht, das auf das Schild (2) fällt, zu erkennen.
Beleuchtetes Schild nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jede Anordnung (14, 15) durch ein Elektrolumineszenz-Element gebildet wird, das Segmente hat, wobei die Segmente von jedem Element mit korrespondierenden Segmenten in dem oder jedem anderen Segment ineinander greifen, um die räumlich alternierenden Anordnungen zu bilden.
Beleuchtetes Schild nach Anspruch 10, das so angeordnet ist, dass jedes Element (14, 15) als ein Fotoemitter zum Abgeben von Licht verwendbar ist, um die Schildtafel (5) zu beleuchten, und als ein Fotodetektor zum Messen der Menge des externen Lichts, das auf das Schild fällt.
Beleuchtetes Schild nach Anspruch 11, wobei jedes Element (14, 15) so angeordnet ist, dass es wie folgt operiert werden kann: als ein Fotodetektor durch die Messung der Kapazität dieses Elements durch das Anlegen einer Konstantspannung an das Element; oder als ein Fotoemitter durch das Anlegen einer Wechselspannung an dieses Element.
Beleuchtetes Schild nach Anspruch 11 oder 12, das so angeordnet ist, dass, wenn ein Element (14, 15) als ein Fotoemitter durch Abgeben von Licht wirkt, das oder jedes andere Element als ein Fotodetektor zum Messen der Menge des externen Lichts, das auf das Schild (2) fällt, wirkt.
Beleuchtetes Schild nach Anspruch 13, wobei die Elemente (14, 15) abwechselnd als Fotoemitter und Fotodetektoren wirken.
Beleuchtetes Schild nach einem der Ansprüche 10 bis 14, das so angeordnet ist, dass keines der Elemente (14, 15) Licht abgibt, wenn das externe Licht, das auf das Schild (2) fällt, über einem vorbestimmten Pegel ist.
Beleuchtetes Schild nach Anspruch 15, wobei der vordefinierte Pegel so definiert ist, dass keines der Elemente (14, 15) während des Tages Licht abgibt.
Beleuchtetes Schild nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei die Elemente (14, 15) hinter der Schildtafel (5) angeordnet sind, um Licht dadurch abzugeben.
Beleuchtetes Schild nach einem der Ansprüche 10 bis 17, weiter umfassend ein Steuerungssystem zum Regeln der Energie, die den Elementen (14, 15) zugeführt wird, wenn sie als Fotoemitter wirken.
Beleuchtetes Schild nach Anspruch 18, wobei das Steuerungssystem angeordnet ist, um die Energie, die den Elementen (14, 15) zugeführt wird, in einer solchen Weise zu regeln, dass die Helligkeit des Lichts, das von einem Element abgegeben wird, im Wesentlichen konstant bleibt.
Beleuchtetes Schild nach Anspruch 19, wobei das Steuerungssystem Energiemanagementmittel zum Messen der Energie, die von jedem Element (14, 15) entnommen wird, enthält und wobei die Energie, die jedem Element zugeführt wird, auf der Basis der von diesem Element entnommenen Energie bestimmt wird, um Korrekturen bei Änderungen der Temperatur durchzuführen.
Beleuchtetes Schild nach Anspruch 19, weiter umfassend ein Temperaturmessmittel zum Messen der Umgebungstemperatur an dem Schild, wobei die den Elementen (14, 15) zugeführte Energie auf der Basis der Umgebungstemperatur geregelt wird.
Beleuchtetes Schild nach Anspruch 19, 20 oder 21, wobei die den Elementen (14, 15) zugeführte Energie so geregelt wird, dass die Helligkeit des Lichts, das von den Elementen abgegeben wird, über die Lebensdauer des Schilds im Wesentlichen konstant bleibt.
Beleuchtetes Schild nach Anspruch 18 bis 22, wobei das Steuerungssystem angeordnet ist, um zu bestimmen, ob jedes Element (14, 15) zwischen Verwendung als ein Fotodetektor und ein Fotoemitter auf einer regelmäßigen Basis wechselt oder nicht, und, wenn nicht, alle Elemente so einzustellen, dass sie nicht als Fotoemitter wirken.
Beleuchtetes Schild nach einem der Ansprüche 10 bis 23, wobei jedes Element (14, 15) einen Film von Elektrolumineszenz-Material umfasst.
Beleuchtetes Schild nach einem der vorstehenden Ansprüche, weiter einen rückreflektierenden Abschnitt (10) umfassend.
Beleuchtetes Schild nach Anspruch 25, wobei der rückreflektierende Abschnitt (10) hinter der Schildtafel (5) angeordnet ist.
Beleuchtetes Schild nach einem der vorstehenden Ansprüche, weiter Detektionsvorrichtungen zum Erkennen der Annäherung eines Fahrzeugs umfassend, wobei das Schild (2) so angeordnet ist, dass die Lichtquelle (14, 15; 21, 22) nur aktiviert wird, wenn sich ein Fahrzeug nähert.
Beleuchtete Schild-Einheit, ein beleuchtetes Schild (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche und eine Energiequelle (6) umfassend.
Beleuchtete Schild-Einheit nach Anspruch 28, wobei die Energiequelle (6) eine wiederaufladbare Batterie ist.
Beleuchtete Schild-Einheit nach Anspruch 29, weiter Wiederauflademittel zum Wiederaufladen der wiederaufladbaren Batterie umfassend.
Beleuchtete Schild-Einheit nach Anspruch 30, wobei das Wiederauflademittel eine photovoltaische Zelle umfasst.
Beleuchtete Schild-Einheit nach Anspruch 31, wobei das Wiederauflademittel eine Vorrichtung zum Erzeugen von Elektrizität unter Verwendung der Vibrationen von vorbeifahrenden Fahrzeugen umfasst.
Verfahren zum Beleuchten eines Straßenschilds (2) nach Anspruch 1, eine Schildtafel (5) und erste (14) und zweite (15) Elektrolumineszenz-Lichtquellen umfassend, das Verfahren umfassend: Messen der Kapazität der ersten Lichtquelle; Bestimmen des Pegels des externen Lichts, das auf das Schild fällt, aus der gemessenen Kapazität; und Beleuchten der Schildtafel mit der zweiten Lichtquelle, wenn das externe Licht unter einen vordefinierten Pegel fällt.
Verfahren nach Anspruch 33, weiter umfassend, nachdem das externe Licht unter den vordefinierten Pegel gefallen ist: Messen der Kapazität der ersten Lichtquelle (14) und Bestimmen des Pegels des externen Lichts, das auf das Schild (2) fällt, aus der gemessenen Kapazität; wenn das externe Licht über den vordefinierten Pegel steigt, Einstellen der Beleuchtung der Schildtafel mit der zweiten Lichtquelle (15).
Verfahren nach Anspruch 34, weiter umfassend, nachdem die Beleuchtung der Schildtafel mit der zweiten Lichtquelle (15) eingestellt wurde: Messen der Kapazität der zweiten Lichtquelle, um den Pegel des externen Lichts, das auf das Schild fällt, zu bestimmen; Beleuchten der Schildtafel (5) mit der ersten Lichtquelle (14), wenn das externe Licht unter einen vordefinierten Pegel fällt.
Verfahren nach Anspruch 33, 34 oder 35, wobei der vordefinierte Pegel so definiert ist, dass keine der Lichtquellen (14, 15) während des Tags Licht abgibt.