EP0860805A1 - Optical signal indicator with multiple light sources - Google Patents

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Publication number
EP0860805A1
EP0860805A1 EP97890031A EP97890031A EP0860805A1 EP 0860805 A1 EP0860805 A1 EP 0860805A1 EP 97890031 A EP97890031 A EP 97890031A EP 97890031 A EP97890031 A EP 97890031A EP 0860805 A1 EP0860805 A1 EP 0860805A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light
condenser
lighting elements
signaling device
optics according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP97890031A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Franz Ing. Silhengst
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Swarco Futurit Verkehrssignalsysteme Ges mbH
Original Assignee
Swarco Futurit Verkehrssignalsysteme Ges mbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Swarco Futurit Verkehrssignalsysteme Ges mbH filed Critical Swarco Futurit Verkehrssignalsysteme Ges mbH
Priority to EP97890031A priority Critical patent/EP0860805A1/en
Priority to CA002230409A priority patent/CA2230409A1/en
Publication of EP0860805A1 publication Critical patent/EP0860805A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/09—Arrangements for giving variable traffic instructions
    • G08G1/095—Traffic lights
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F21V5/04—Refractors for light sources of lens shape
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21W—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2111/00—Use or application of lighting devices or systems for signalling, marking or indicating, not provided for in codes F21W2102/00 – F21W2107/00
    • F21W2111/02—Use or application of lighting devices or systems for signalling, marking or indicating, not provided for in codes F21W2102/00 – F21W2107/00 for roads, paths or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the invention relates, in particular, to signaling optics for traffic signal systems, consisting of a preferably two-piece lens system with a condenser and a Scattering lens, as well as one at a fixed distance in the Region of the optical axis of the system arranged light source, consisting of a base plate with lighting elements.
  • Fiber optic technology can cause individual failures Points of light come through a break in the light guide.
  • Another disadvantage is the usually circular symmetry Light emission of the lighting elements, which are causes a large proportion of light to be wasted in irrelevant Areas is emitted.
  • LEDs have a predefined one Emission characteristics, usually with the prescribed Light distribution of the signal transmitter do not match. This often means disproportionately more pieces used just to be in faint areas yet to have enough light. Also in a fiber optic version can provide a light distribution that is precisely adapted to the requirements of the individual light points practically not or can only be achieved with disproportionate effort.
  • the aim of the invention is to take advantage of the LEDs, especially low power consumption and durability received, but to avoid the disadvantages mentioned above. It would also be an advantage if for cost reasons with fewer LEDs with unchanged lighting effect could get by.
  • the system should also be compatible Embodiments in fiber optic technology.
  • the lighting elements be arranged inside the signal chamber and such a substantially flat filament in place of form conventional incandescent lamps, even without a reflector emits a light directed directly towards the scattering lens, and its shape and size as well as the superior optics Beam characteristics or light distribution determined.
  • Fig. 1 shows the general system components in basic arrangement
  • Fig. 2 shows a variant of the light source in fiber optic technology
  • Fig. 3 represents one Section through a system with some light beam paths.
  • a Base plate 1 advantageously designed as a printed circuit board and more or less compact with lighting elements 2 equipped, the light throws on you preferably as a Fresnel lens trained condenser 3, which essentially has the dimensions of the scattering lens and the light in on is known to align itself as far as possible in parallel, or other cheap light collection.
  • the lens 4 then also provides with a large number of individual lenses 5 in known way for the scattering of light and the desired light distribution.
  • base plate 1 Replace base plate 1, lighting elements 2 and condenser 3 thus the previously common system incandescent lamp with reflector.
  • the base plate 1 is preferably seated in a plug 6, which you usually with a power supply 7th connects, so that it is simple and inexpensive in the event of a defect can be exchanged.
  • the lighting elements 2 preferably radiate their light within such an angle w that it from the condenser 3rd can be recorded as completely as possible. In this way are light components of each individual lighting element in almost each area of the condenser 3 is present and are by the individual lenses 5 of the lens 4 in the prescribed Scattered area XY. So is essentially in every direction of observation a certain amount of light from each one Each element appears to the viewer Luminous element 2 in a variety of individual lenses 5. By Superposition of all lighting elements 2 in the individual lenses 5 is no longer a recognition of a single light element possible and the appearance of the optics becomes even as until now.
  • a favorable design of the condenser 3 exists if the light beam bundling 11, which is between the condenser 3 and lens 4 arises at any point of the Condenser 3 as similar as possible in terms of their orientation, Intensity and light divergence is. This creates for the viewer a very evenly shining front lens.
  • the condenser 3 focuses the light in exactly the same way as a usual reflector.
  • the same Scattering lenses 4 as before, which are usually already on the prescribed light distributions are designed be used.
  • each individual cone of light w the condenser 3 is illuminated as precisely and completely as possible. This can be done by tilting or bending the base plate. This allows each light element the entire condenser area without significant loss illuminate.
  • the base plate 1 is doubled in size, for example, this results in the same lens configuration a correspondingly enlarged light distribution according to the laws of optics XY of the signal generator. Because optics, light distribution and arrangement of the lighting elements according to the optical laws related, one can at unchanged Optic components also meet the required light distribution suitable irregular assembly of the base plate with Achieve lighting elements. A system can thus be set up be that only a single condenser 3 and one Scattering lens 4 needed. Different light distributions and brightnesses are then differently equipped the base plate 1 achieved with lighting elements 2.
  • the light distribution will both by the action of the diverging lens 4, the condenser 3 as well as through appropriate distribution and arrangement of the Luminous elements 2 on the base plate 1, and their distance achieved to the optics.
  • symbols can be represented by templates, Painting the lens, etc.
  • Fig. 2 shows a light source
  • the lighting elements 2a are formed by ends of an optical fiber bundle 9.
  • Optics can be used.
  • the signal transmitter does not send light upwards at an angle
  • sunlight can also enter from diagonally above 10 do not fall on the lighting elements 2, so that they cannot produce phantom light. Since no more reflective surfaces are present, the arrangement is particularly low-phantom light.
  • the Base plate 1 with the lighting elements 2 positioned so that the bottom row of lighting elements in height the optical axis 8 is located.
  • XY a light distribution is obtained XY, which begins at the optical axis extends downward.
  • This favorable light distribution is already obtained by the condenser 3 alone again light losses upwards and reduced at the same time the phantom light hazard.
  • Such a design is also suitable for tightly bundled Signal transmitters, such as a railway signal.
  • the individual lighting elements form again as individual glowing points or light rays in the area from. The observer is between them Light rays, the signal appears dark.
  • This Effect can be countered by using the condenser 3 several suitable foci or trending Focal length is executed, so that no sharp image of the Luminous elements can arise.
  • Other options are Defocusing or minimal scattering through the scattering lens 4 that the light points are scattered only to the extent that they are sufficiently wide with neighboring points of light cover, so that a failure of individual lighting elements does not result in dark zones in the viewing area.
  • Another embodiment of the invention consists in the Equipping the base plate with different lighting elements, which also turned on at different times will. For example, red, yellow and green LEDs mixed, sit together on the base plate 1, the The signal generator can then selectively red, yellow or green Radiate light as well as mixed colors through simultaneous Switching on several types of light elements.
  • condenser 3 and lens 4 by superimposing the structurally to combine both optics, so that only one windscreen with correspondingly more complicated lenses becomes.

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Abstract

The light source is in the form of a panel Ä1Ü that has a matrix of light emitting diodes Ä2Ü. The panel is plugged Ä6Ü onto a power supply Ä7Ü . The light output is directed onto a condensing disc and then onto a disc Ä5Ü that is formed with a multiplicity of lens elements . This produces a uniform lighting over a plane ÄXYÜ.

Description

Die Erfindung betrifft eine Signalgeberoptik, insbesonders für Verkehrssignalanlagen, bestehend aus einem vorzugsweise zweiteiligen Linsensystem mit einem Kondensor und einer Streulinse, sowie einer in einem festgelegten Abstand im Bereich der optischen Achse des Systems angeordneten Lichtquelle, bestehend aus einer Grundplatte mit Leuchtelementen.The invention relates, in particular, to signaling optics for traffic signal systems, consisting of a preferably two-piece lens system with a condenser and a Scattering lens, as well as one at a fixed distance in the Region of the optical axis of the system arranged light source, consisting of a base plate with lighting elements.

Seitdem es gelungen ist, Leuchtdioden mit hoher Lichtbündelung und Lichtstärke in einer Vielzahl von Farben herzustellen, wurde versucht, in Verkehrs-Lichtsignalanlagen (Ampeln) die Vorteile der Leuchtdioden gegenüber den üblicherweise verwendeten Glühlampen, wie Abstrahlung eines gerichteten Lichtbündels, wesentlich höhere Lebensdauer und sehr günstiges Energieverhältnis bei farbigem Licht, sowie durch Entfall des Reflektors geringeres Phantomlicht (Vortäuschung eines eingeschalteten Signallichts durch einfallendes Sonnenlicht) umzusetzen. Hierbei wird in die Front der Signalkammer eine ebene Scheibe an Stelle der Linse eingesetzt, welche zumeist als Leiterplatte ausgeführt und mit einer integrierten Spannungsversorgung versehen ist. Diese Platte ist mit einer ausreichenden Zahl einzelner Leuchtdioden in der passenden Lichtfarbe, vorzugsweise gleichmäßig über die gesamte Fläche verteilt, bestückt. Sie wird zumeist von einer vorgesetzten, transparenten Abdeckscheibe gegen Witterung geschützt, welche oft auch optische Linsen zur Erzeugung einer gewünschten Lichtverteilung enthält.Since then it has been possible to use light-emitting diodes with high light concentration and produce light intensity in a variety of colors, was tried in traffic lights (Traffic lights) the advantages of light emitting diodes over the usual used light bulbs, such as radiation one directed light beam, much longer life and very favorable energy ratio with colored light, as well less phantom light due to the absence of the reflector (Pretense of a switched on signal light by incident Sunlight). Here is in the Front of the signal chamber a flat pane instead of the Lens used, which is usually designed as a circuit board and provided with an integrated power supply is. This plate is with a sufficient number of individual LEDs in the appropriate light color, preferably evenly distributed over the entire area, equipped. It is mostly a superior, transparent one Cover screen protected against weather, which often also optical lenses for generating a desired light distribution contains.

Es sind auch Ausführungen bekannt, wo Leuchtdioden direkt dicht in eine vorteilhafterweise schwarze Trägerplatte eingesetzt werden und deren Anschlüsse in eine passende, dahinterliegende Leiterplatte eingelötet sind. There are also known designs where LEDs are direct tightly inserted into an advantageously black carrier plate and their connections in a suitable, PCB behind it are soldered.

Ebenfalls bekannt sind Ausführungen, wobei die Fläche nicht gleichmäßig bestückt ist, sondern bestimmte Symbole, wie Pfeile oder Fußgehermännchen, durch entsprechend angeordnete Leuchtdioden dargestellt werden.Designs are also known, but the area is not is evenly stocked, but certain symbols, such as Arrows or foot walkers, by suitably arranged LEDs are shown.

Es sind aber auch Ausführungen bekannt, bei welchen an Stelle der Leuchtdioden die Enden von Lichtleiterarmen eines Lichtleiterbündels sitzen. Diese haben eine ähnliche Lichtverteilung, daher sind prinzipiell gleiche Ausführungsformen möglich. Solche Konstruktionen werden vor allem wegen der Phantomlichtarmut und der Darstellung von Symbolen ausgeführt. Die Ausführung in Lichtleitertechnologie erlaubt auch die Positionierung der herkömmlichen Lampe außerhalb der Signalkammer, an einer wartungstechnisch günstigen Stelle.However, there are also known designs in which Place the ends of the light guide arms of the light emitting diodes of an optical fiber bundle. These have a similar one Light distribution, therefore, in principle, the same embodiments possible. Above all, such constructions because of the lack of phantom light and the representation of symbols executed. The execution in fiber optic technology also allows the positioning of the conventional lamp outside the signal chamber, at a maintenance facility favorable place.

Den eingangs angeführten Vorteilen stehen jedoch auch einige Nachteile gegenüber, weshalb sich Signalgeber dieser Bauart noch nicht durchgesetzt haben.However, the advantages mentioned at the beginning also stand out some disadvantages compared to why this signaler Have not yet prevailed.

Einerseits ist eine erhebliche Anzahl von Leuchtdioden notwendig, um vergleichbare Lichtstärken gegenüber Glühlampen zu erzielen. Dadurch sind die Leuchtdioden-Optiken in der Anschaffung wesentlich teurer, lediglich in Betrieb und Wartung billiger als herkömmliche Optiken. Die Lichtleitertechnologie ist in der Anschaffung ebenfalls teuer, die Wartungskosten hängen vom Einbauort der Glühlampe ab.On the one hand, a considerable number of light-emitting diodes is necessary comparable light intensities compared to incandescent lamps to achieve. As a result, the LED optics are in the Acquisition much more expensive, only in operation and Maintenance cheaper than conventional optics. The light guide technology is also expensive to buy Maintenance costs depend on the location of the bulb.

Anderseits ist das Erscheinungsbild gewöhnungsbedürftig, da die bekannte relativ gleichmäßig strahlende herkömmliche Optik nun in dutzende oder hunderte einzelne, intensiv strahlende Lichtpunkte aufgeteilt wird.On the other hand, the appearance takes getting used to, there the well-known relatively uniformly radiating conventional Optics now in dozens or hundreds, individual, intense radiant points of light is divided.

Weiters werden, um elektrisch günstige Anschlußbedingungen zu erhalten, mehrere Leuchtdioden elektrisch in Serie geschaltet. Solche Gruppen werden dann in genügender Anzahl parallel betrieben. Das hat zur Folge, daß bei Ausfall einer einzelnen Leuchtdiode gleich die ganze Gruppe ausfällt, was das Erscheinungsbild besonders beeinträchtigt. Es lohnt aber nicht, den ganzen Einsatz wegen einer einzelnen ausgefallenen Leuchtdiode zu tauschen.Furthermore, in order to electrically favorable connection conditions to get several light emitting diodes electrically in series switched. Such groups are then in sufficient numbers operated in parallel. As a result, in the event of failure the entire group fails in a single light-emitting diode, which particularly affects the appearance. But it's not worth the whole effort because of a single one to replace the failed LED.

Ebenso kann es bei Lichtleitertechnologie zum Ausfall einzelner Lichtpunkte durch Bruch des Lichtleiters kommen.Likewise, fiber optic technology can cause individual failures Points of light come through a break in the light guide.

Weiters ist es technisch schwierig, die Leuchtdioden alle gleichmäßig in ihrer Lichtabstrahlrichtung auszurichten. So erscheinen bei seitlicher Betrachtung oft einige Leuchtdioden stark, andere nur schwach leuchtend, was ebenfalls das Erscheinungsbild beeinträchtigt. Auch bei Lichtleiterausführung wirkt sich eine Fertigungstoleranz als ungleichmäßiger Lichtabfall bei seitlicher Betrachtung aus.Furthermore, it is technically difficult to do all the LEDs align evenly in their light emission direction. So When viewed from the side, some LEDs often appear strong, others only dimly shining, which is also that Appearance impaired. Even with fiber optics a manufacturing tolerance acts as more uneven Loss of light when viewed from the side.

Weiters ist mit einer technischen Weiterentwicklung zu rechnen, wonach die Leuchtdioden immer lichtstärker werden. So werden immer weniger davon benötigt, wobei dann die Signalfläche aus immer weniger Lichtpunkten mit größerem Abstand voneinander zusammengesetzt ist. Dieses unschöne und unzweckmäßige Erscheinungsbild muß durch zusätzliche optische Maßnahmen entschärft werden.Furthermore, with a technical advancement too calculate after which the light emitting diodes become more and more powerful. So less and less of it is needed, and then the Signal surface from fewer and fewer light points with larger ones Distance is composed of each other. This unsightly and inappropriate appearance must be added optical measures are defused.

Ein weiterer Nachteil ist die üblicherweise kreissymmetrische Lichtabstrahlung der Leuchtelemente, welche dazu führt, daß ein großer Lichtanteil ungenutzt in irrelevante Bereiche abgestrahlt wird.Another disadvantage is the usually circular symmetry Light emission of the lighting elements, which are causes a large proportion of light to be wasted in irrelevant Areas is emitted.

Weiters haben handelsübliche Leuchtdioden eine vorgegebene Abstrahlcharakteristik, die in der Regel mit der vorgeschriebenen Lichtverteilung des Signalgebers nicht übereinstimmen. Hierdurch müssen oft unverhältnismäßig mehr Stück verwendet werden, nur um in lichtschwachen Bereichen noch ausreichend Licht zu haben. Auch in einer Lichtleiterausführung kann eine genau den Erfordernissen angepaßte Lichtverteilung der einzelnen Lichtpunkte praktisch nicht oder nur mit unverhältnismäßigem Aufwand erzielt werden. Furthermore, commercially available LEDs have a predefined one Emission characteristics, usually with the prescribed Light distribution of the signal transmitter do not match. This often means disproportionately more pieces used just to be in faint areas yet to have enough light. Also in a fiber optic version can provide a light distribution that is precisely adapted to the requirements of the individual light points practically not or can only be achieved with disproportionate effort.

Schließlich weisen die Leuchtdioden selbst ein immer höheres Phantomlicht auf, da sie in ihrem Inneren zunehmend verspiegelte Flächen enthalten, um den Lichtausstoß zu erhöhen. Bei derzeit bekannten Ausführungen fällt Sonnenlicht direkt in die Leuchtdioden ein und verursacht dadurch Phantomlicht in ihnen.After all, the LEDs themselves always have one higher phantom light because they are increasing inside mirrored surfaces included to reduce light emission increase. Sunlight falls in currently known designs directly into the LEDs and thereby causes Phantom light in them.

Ziel der Erfindung ist es, die Vorteile der Leuchtdioden, insbesonders geringer Stromverbrauch und Langlebigkeit, zu erhalten, jedoch die oben angeführten Nachteile zu vermeiden. Es wäre auch von Vorteil, wenn man aus Kostengründen mit weniger Leuchtdioden bei unveränderter Lichtwirkung auskommen könnte. Weiters soll das System kompatibel zu Ausführungsformen in Faseroptiktechnologie sein.The aim of the invention is to take advantage of the LEDs, especially low power consumption and durability received, but to avoid the disadvantages mentioned above. It would also be an advantage if for cost reasons with fewer LEDs with unchanged lighting effect could get by. The system should also be compatible Embodiments in fiber optic technology.

Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Leuchtelemente im Inneren der Signalkammer angeordnet werden und so einen im wesentlich flachen Leuchtkörper an Stelle der bisher üblichen Glühlampen bilden, der auch ohne Reflektor ein direkt zur Streulinse gerichtetes Licht abgibt, und dessen Form und Größe sowie die vorgesetzte Optik die Abstrahlcharakteristik bzw. Lichtverteilung bestimmt.This is achieved according to the invention in that the lighting elements be arranged inside the signal chamber and such a substantially flat filament in place of form conventional incandescent lamps, even without a reflector emits a light directed directly towards the scattering lens, and its shape and size as well as the superior optics Beam characteristics or light distribution determined.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise an Hand schematischer Darstellungen näher erläutert. Fig. 1 zeigt die allgemeinen Systembestandteile in Basisanordnung, Fig. 2 zeigt eine Variante der Lichtquelle in Faseroptiktechnologie und Fig. 3 stellt einen Schnitt durch ein System mit einigen Lichtstrahlwegen dar.In the drawing, the subject of the invention is for example with the help of schematic representations explained. Fig. 1 shows the general system components in basic arrangement, Fig. 2 shows a variant of the light source in fiber optic technology and Fig. 3 represents one Section through a system with some light beam paths.

Das wesentliche Funktionsprinzip erläutert Fig. 1. Eine Grundplatte 1, vorteilhafterweise als Leiterplatte ausgeführt und mehr oder weniger kompakt mit Leuchtelementen 2 bestückt, wirft das Licht auf einen vorzugsweise als Fresnellinse ausgebildeten Kondensor 3, welcher im wesentlichen die Abmessungen der Streulinse aufweist und das Licht in an sich bekannter Weise möglichst parallel richtet oder eine andere günstige Lichtsammlung bewirkt. Die Streulinse 4 sorgt dann mit einer Vielzahl von Einzellinsen 5 in ebenfalls bekannter Weise für die Streuung des Lichts und die gewünschte Lichtverteilung.The essential operating principle is explained in Fig. 1. A Base plate 1, advantageously designed as a printed circuit board and more or less compact with lighting elements 2 equipped, the light throws on you preferably as a Fresnel lens trained condenser 3, which essentially has the dimensions of the scattering lens and the light in on is known to align itself as far as possible in parallel, or other cheap light collection. The lens 4 then also provides with a large number of individual lenses 5 in known way for the scattering of light and the desired light distribution.

Grundplatte 1, Leuchtelemente 2 und Kondensor 3 ersetzen somit das bisher übliche System Glühlampe mit Reflektor. Die Grundplatte 1 sitzt vorzugsweise in einem Stecker 6, welcher sie in der Regel mit einer Spannungsversorgung 7 verbindet, sodaß sie bei einem Defekt einfach und kostengünstig ausgetauscht werden kann.Replace base plate 1, lighting elements 2 and condenser 3 thus the previously common system incandescent lamp with reflector. The base plate 1 is preferably seated in a plug 6, which you usually with a power supply 7th connects, so that it is simple and inexpensive in the event of a defect can be exchanged.

Die Leuchtelemente 2 strahlen ihr Licht vorzugsweise innerhalb eines solchen Winkels w ab, daß es vom Kondensor 3 möglichst vollständig erfaßt werden kann. Auf diese Weise sind Lichtanteile jedes einzelnen Leuchtelementes in nahezu jedem Bereich des Kondensors 3 vorhanden und werden durch die Einzellinsen 5 der Streulinse 4 in den vorgeschriebenen Bereich XY gestreut. So ist im wesentlichen in jeder Beobachtungsrichtung ein gewisser Lichtanteil jedes einzelnen Leuchtelementes enthalten, dem Betrachter erscheint jedes Leuchtelement 2 in einer Vielzahl von Einzellinsen 5. Durch Überlagerung aller Leuchtelemente 2 in den Einzellinsen 5 ist ein Erkennen eines einzelnen Leuchtelementes nicht mehr möglich und das Erscheinungsbild der Optik wird gleichmäßig wie bisher.The lighting elements 2 preferably radiate their light within such an angle w that it from the condenser 3rd can be recorded as completely as possible. In this way are light components of each individual lighting element in almost each area of the condenser 3 is present and are by the individual lenses 5 of the lens 4 in the prescribed Scattered area XY. So is essentially in every direction of observation a certain amount of light from each one Each element appears to the viewer Luminous element 2 in a variety of individual lenses 5. By Superposition of all lighting elements 2 in the individual lenses 5 is no longer a recognition of a single light element possible and the appearance of the optics becomes even as until now.

Durch den gleichen Effekt ist ein Ausfall eines einzelnen oder einer Gruppe von Leuchtelementen nicht unmittelbar erkennbar, lediglich die Gesamtlichtstärke wird anteilsmäßig geringer.The same effect is a failure of an individual or a group of lighting elements not immediately recognizable, only the total light intensity becomes proportional less.

Wiederum aus dem gleichen Grund ist eine abweichende optische Ausrichtung eines einzelnen Leuchtelementes 2 nicht erkennbar.Again for the same reason there is a different optical Alignment of a single light element 2 is not recognizable.

Schließlich ist für das Erscheinungsbild unerheblich, wie viele Leuchtelemente 2 auf der Grundplatte 1 sitzen, da sie nicht einzeln erkennbar sind. Diese Ausführungsform ist daher für zukünftige Entwicklungen mit weniger, aber helleren Leuchtelementen ohne Aufwand adaptierbar.After all, how the appearance is irrelevant many lighting elements 2 sit on the base plate 1 because they are not recognizable individually. This embodiment is hence for future developments with less, but brighter Light elements adaptable without effort.

Eine günstige Gestaltung des Kondensors 3 liegt vor, wenn die Lichtstrahlbündelung 11, welche zwischen Kondensor 3 und Streulinse 4 entsteht, an jedem beliebigen Punkt des Kondensors 3 möglichst ähnlich bezüglich ihrer Ausrichtung, Intensität und Lichtdivergenz ist. Hierdurch entsteht für den Betrachter eine überaus gleichmäßig leuchtende Frontlinse.A favorable design of the condenser 3 exists if the light beam bundling 11, which is between the condenser 3 and lens 4 arises at any point of the Condenser 3 as similar as possible in terms of their orientation, Intensity and light divergence is. This creates for the viewer a very evenly shining front lens.

Eine kostengünstige Gestaltungsmöglichkeit ergibt sich, wenn der Kondensor 3 das Licht genauso bündelt, wie ein üblicher Reflektor. In diesem Fall können die gleichen Streulinsen 4 wie bisher, welche in der Regel bereits auf die vorgeschriebenen Lichtverteilungen hin gestaltet sind, verwendet werden.There is an inexpensive design option if the condenser 3 focuses the light in exactly the same way as a usual reflector. In this case, the same Scattering lenses 4 as before, which are usually already on the prescribed light distributions are designed be used.

Eine weitere Gestaltungsmöglichkeit ergibt sich, wenn man den Abstand der Leuchtelemente 2 bzw. Grundplatte 1 und Kondensor 3 variiert. Je nach Größe und Bestückung der Grundplatte 1 kann sich ein anderer Abstand als günstig erweisen. Streulinse 4 und Kondensor 3 müssen den Anforderungen entsprechend abgestimmt sein.Another design option arises when you the distance between the lighting elements 2 or base plate 1 and Condenser 3 varies. Depending on the size and equipment of the Base plate 1 can be a different distance than favorable prove. Scattering lens 4 and condenser 3 must meet the requirements be matched accordingly.

In einer weiteren Ausgestaltung sind die Leuchtelemente 2 so gegeneinander gerichtet, daß jeder einzelne Lichtkegel w den Kondensor 3 möglichst genau und vollständig beleuchtet. Das kann durch entsprechendes Schrägstellen oder eine Krümmung der Grundplatte erfolgen. Hierdurch kann jedes Leuchtelement die gesamte Kondensorfläche ohne wesentlichen Verlust beleuchten.In a further embodiment, the lighting elements 2 so directed against each other that each individual cone of light w the condenser 3 is illuminated as precisely and completely as possible. This can be done by tilting or bending the base plate. This allows each light element the entire condenser area without significant loss illuminate.

Eine weitere Gestaltungsmöglichkeit ergibt sich, wenn die Grundplatte 1 mit den Leuchtelementen 2 in ihrer Größe, Position und Gestalt sowie auch die Dichte der Bestückung mit Leuchtelementen variabel angenommen wird. Another design option arises if the Base plate 1 with the lighting elements 2 in size, Position and shape as well as the density of the assembly variably assumed with lighting elements.

Wird die Grundplatte 1 beispielsweise in ihrer Größe verdoppelt, so ergibt sich bei gleicher Linsenbestückung nach den Gesetzen der Optik eine entsprechend vergrößerte Lichtverteilung XY des Signalgebers. Da Optik, Lichtverteilung und Anordnung der Leuchtelemente nach den optischen Gesetzen im Zusammenhang stehen, kann man bei unveränderten Optik-Bauteilen die geforderte Lichtverteilung auch durch geeignete unregelmäßige Bestückung der Grundplatte mit Leuchtelementen erzielen. Es kann somit ein System aufgestellt werden, das nur einen einzigen Kondensor 3 und eine Streulinse 4 benötigt. Unterschiedliche Lichtverteilungen und Helligkeiten werden dann durch unterschiedliche Bestückung der Grundplatte 1 mit Leuchtelementen 2 erzielt.If the base plate 1 is doubled in size, for example, this results in the same lens configuration a correspondingly enlarged light distribution according to the laws of optics XY of the signal generator. Because optics, light distribution and arrangement of the lighting elements according to the optical laws related, one can at unchanged Optic components also meet the required light distribution suitable irregular assembly of the base plate with Achieve lighting elements. A system can thus be set up be that only a single condenser 3 and one Scattering lens 4 needed. Different light distributions and brightnesses are then differently equipped the base plate 1 achieved with lighting elements 2.

Eine weitere Gestaltungsmöglichkeit ergibt sich aus der Kombination der Ausführungsformen. Die Lichtverteilung wird sowohl durch die Wirkung der Streulinse 4, des Kondensors 3 als auch durch passende Verteilung und Anordnung der Leuchtelemente 2 auf der Grundplatte 1, sowie deren Abstand zur Optik erzielt.Another design option results from the Combination of the embodiments. The light distribution will both by the action of the diverging lens 4, the condenser 3 as well as through appropriate distribution and arrangement of the Luminous elements 2 on the base plate 1, and their distance achieved to the optics.

Die Darstellung von Symbolen kann wie bisher durch Schablonen, Lackieren der Streulinse etc. erfolgen.As before, symbols can be represented by templates, Painting the lens, etc.

Fig. 2 zeigt eine Lichtquelle, deren Leuchtelemente 2a durch Enden eines Lichtleiterbündels 9 gebildet werden. Durch die Wahl einer baugleichen Geometrie kann dieselbe Optik verwendet werden.Fig. 2 shows a light source, the lighting elements 2a are formed by ends of an optical fiber bundle 9. By choosing an identical geometry, the same can be done Optics can be used.

Fig. 1 und 3 erläutern den Strahlengang einer günstigen Ausführungsform. Die handelsüblichen Leuchtdioden, wie auch Lichtleiter selbst strahlen ihr Licht im Winkel w kreisförmig symmetrisch, mit der höchsten Lichtstärke im Zentrum ab. Die vorgeschriebene Lichtabstrahlung von Verkehrsampeln reicht jedoch von der Waagrechten mit der höchsten vorgeschriebenen Lichtstärke bis schräg nach unten, gemäß Bereich XY. Eine direkt in einer Frontscheibe sitzende Leuchtdiode muß deswegen relativ waagrecht ausgerichtet werden. Die obere Hälfte des abgestrahlten Lichts ist damit für das Signallicht verloren. Beim dargestellten System wird das ganze Licht der Leuchtelemente 2 genützt, weil die vorgeschriebene Lichtverteilung erst durch die Einzellinsen 5 der Streulinse 4 erfolgt, welche das Licht bei geeigneter Gestaltung so ablenken, daß es nur von der Waagrechten bis nach unten austritt. Hierdurch können wesentlich weniger Leuchtelemente für die gleiche Lichtwirkung des Signallichts verwendet werden, was Kostenvorteile bringt.1 and 3 explain the beam path of a favorable Embodiment. The commercial LEDs, as well The light guides themselves radiate their light in a circle at an angle w symmetrical, with the highest light intensity in the center from. The prescribed light emission from traffic lights however, ranges from the horizontal with the highest prescribed Luminous intensity downwards, according to Area XY. One sitting directly in a windscreen The LED must therefore be aligned relatively horizontally will. The top half of the emitted light is thus lost for the signal light. In the system shown the whole light of the lighting elements 2 is used because the prescribed light distribution only through the individual lenses 5 of the scattering lens 4 takes place, which the light at a suitable Distract design so that it only extends from the horizontal to emerges down. This can do much less Luminous elements for the same lighting effect of the signal light be used, which brings cost advantages.

Weil der Signalgeber kein Licht schräg nach oben sendet, kann auch umgekehrt von schräg oben einfallendes Sonnenlicht 10 nicht auf die Leuchtelemente 2 fallen, so daß diese kein Phantomlicht erzeugen können. Da keine weiteren reflektierenden Flächen vorhanden sind, ist die Anordnung besonders phantomlichtarm.Because the signal transmitter does not send light upwards at an angle, Conversely, sunlight can also enter from diagonally above 10 do not fall on the lighting elements 2, so that they cannot produce phantom light. Since no more reflective surfaces are present, the arrangement is particularly low-phantom light.

Die genaue Anpassungsmöglichkeit der Lichtverteilung an die Vorschriften mittels einer Streulinse 4 erlaubt zumeist eine weitere Reduzierung der erforderlichen Leuchtelementezahl. Die durch die Grenzflächen der Frontoptik verursachten Lichtverluste werden durch diese beiden Einsparungsmöglichkeiten bei weitem übertroffen.The exact possibility of adapting the light distribution to the Regulations using a diffusion lens 4 mostly allow a further reduction in the number of lighting elements required. The caused by the interfaces of the front optics Loss of light will result from these two savings options far exceeded.

In einer weiteren Ausführungsform gemäß Fig. 3 wird die Grundplatte 1 mit den Leuchtelementen 2 so positioniert, daß sich die unterste Reihe der Leuchtelemente in der Höhe der optischen Achse 8 befindet. Nach den optischen Gesetzen erhält man bei geeigneter Ausbildung der Optik eine Lichtverteilung XY, welche sich bei der optischen Achse beginnend nach unten erstreckt. Diese günstige Lichtverteilung erhält man bereits durch den Kondensor 3 allein, vermeidet wiederum Lichtverluste nach oben und reduziert gleichzeitig die Phantomlichtgefahr.In a further embodiment according to FIG. 3, the Base plate 1 with the lighting elements 2 positioned so that the bottom row of lighting elements in height the optical axis 8 is located. According to the optical laws with a suitable design of the optics, a light distribution is obtained XY, which begins at the optical axis extends downward. This favorable light distribution is already obtained by the condenser 3 alone again light losses upwards and reduced at the same time the phantom light hazard.

Eine solche Ausführung eignet sich auch gut für eng bündelnde Signalgeber, wie etwa als Eisenbahnsignal. Bei konstanter Brennweite des Kondensors 3 und ohne Streulinsen 5 bilden sich jedoch die einzelnen Leuchtelemente wieder als einzelne leuchtende Punkte bzw. Lichtstrahlen in der Umgebung ab. Befindet sich der Beobachter gerade zwischen solchen Lichtstrahlen, erscheint das Signal dunkel. Diesem Effekt kann begegnet werden, in dem der Kondensor 3 mit mehreren geeigneten Brennpunkten oder verlaufender Brennweite ausgeführt wird, so daß kein scharfes Abbild der Leuchtelemente entstehen kann. Weitere Möglichkeiten sind Defokussierung oder eine minimale Streuung durch die Streulinse 4, daß die Lichtpunkte nur soweit gestreut werden, daß sie sich mit benachbarten Lichtpunkten ausreichend weit überdecken, sodaß auch ein Ausfall einzelner Leuchtelemente keine dunklen Zonen im Betrachtungsbereich zur Folge hat.Such a design is also suitable for tightly bundled Signal transmitters, such as a railway signal. At constant Focal length of the condenser 3 and without lenses 5 however, the individual lighting elements form again as individual glowing points or light rays in the area from. The observer is between them Light rays, the signal appears dark. This Effect can be countered by using the condenser 3 several suitable foci or trending Focal length is executed, so that no sharp image of the Luminous elements can arise. Other options are Defocusing or minimal scattering through the scattering lens 4 that the light points are scattered only to the extent that they are sufficiently wide with neighboring points of light cover, so that a failure of individual lighting elements does not result in dark zones in the viewing area.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht in der Bestückung der Grundplatte mit unterschiedlichen Leuchtelementen, welche auch zu unterschiedlichen Zeiten eingeschaltet werden. So können z.B. rote, gelbe und grüne Leuchtdioden gemischt, gemeinsam auf der Grundplatte 1 sitzen, der Signalgeber kann dann selektiv rotes, gelbes oder grünes Licht abstrahlen, wie auch Mischfarben durch gleichzeitiges Einschalten mehrerer Leuchtelementarten.Another embodiment of the invention consists in the Equipping the base plate with different lighting elements, which also turned on at different times will. For example, red, yellow and green LEDs mixed, sit together on the base plate 1, the The signal generator can then selectively red, yellow or green Radiate light as well as mixed colors through simultaneous Switching on several types of light elements.

Eine weitere Gestaltungsmöglichkeit der Erfindung besteht darin, Kondensor 3 und Streulinse 4 durch Überlagerung der beiden Optiken baulich zu vereinen, sodaß nur eine Frontscheibe mit entsprechend komplizierteren Linsen benötigt wird.A further design possibility of the invention exists therein, condenser 3 and lens 4 by superimposing the structurally to combine both optics, so that only one windscreen with correspondingly more complicated lenses becomes.

Claims (13)

Signalgeberoptik, insbesonders für Verkehrssignalanlagen, bestehend aus einem vorzugsweise zweiteiligen Linsensystem mit einem Kondensor (3) und einer Streulinse (4), sowie einer in einem festgelegten Abstand im Bereich der optischen Achse (8) des Systems angeordneten Lichtquelle, bestehend aus einer Grundplatte (1) mit Leuchtelementen (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle aus mindestens drei einzelnen, zumeist untereinander gleichartigen Leuchtelementen (2) zusammengesetzt ist, welche zumindest einen Großteil ihres Lichts (w) in das Linsensystem abstrahlen, wo es vom gemeinsamen Kondensor (3) erfaßt und gebündelt und von der Streulinse (4) nach gewählten Vorgaben verteilt wird.Signaling optics, especially for traffic signal systems, consisting of a preferably two-part lens system with a condenser (3) and a diffusing lens (4), as well as one at a fixed distance in the range of optical axis (8) of the system arranged light source, consisting of a base plate (1) with lighting elements (2), characterized in that the light source consists of at least three individual, mostly similar to each other Light elements (2) is composed, which at least much of their light (w) into the lens system radiate where it is detected by the common condenser (3) and bundled and from the diverging lens (4) according to selected specifications is distributed. Signalgeberoptik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtelemente (2) Leuchtdioden mit einem passenden Abstrahlwinkel sind.Signal generator optics according to claim 1, characterized in that the lighting elements (2) LEDs with a matching Beam angles are. Signalgeberoptik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtelemente (2) durch Lichtleiterenden (2a) mit einem passenden Abstrahlwinkel gebildet werden.Signal generator optics according to claim 1, characterized in that the lighting elements (2) by light guide ends (2a) with a suitable beam angle. Signalgeberoptik nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Lichtquellenentfernung und Ausrichtung der Leuchtelemente (2) bezüglich der Größe der Optik derart gewählt werden, daß der ausgesandte Lichtkegel (w) jedes Leuchtelementes (2) in Größe und Richtung den Kondensor (3) möglichst vollflächig beleuchtet, ohne daß Licht außerhalb des Kondensors (3) verloren geht.Signaling device optics according to one or more claims 1 to 3, characterized in that light source removal and alignment of the lighting elements (2) with respect to their size the optics can be chosen such that the emitted light cone (w) each light element (2) in size and direction the condenser (3) illuminated as completely as possible, without that light outside the condenser (3) is lost. Signalgeberoptik nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Kondensor (3) und Streulinse (4) in ihrer optischen Wirkung vereint und als ein einziger Bauteil ausgeführt sind. Signaling device optics according to one or more claims 1 to 4, characterized in that the condenser (3) and lens (4) united in their optical effect and as one only component are executed. Signalgeberoptik nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtelemente (2) der Lichtquelle in Blockform mit maximaler Packungsdichte angeordnet sind.Signaling device optics according to one or more claims 1 to 5, characterized in that the lighting elements (2) the light source in block form with maximum packing density are arranged. Signalgeberoptik nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtelemente (2) in unterschiedlichen und unregelmäßigen Abständen zueinander angeordnet sind.Signaling device optics according to one or more claims 1 to 5, characterized in that the lighting elements (2) at different and irregular intervals are arranged. Signalgeberoptik nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die untersten Leuchtelemente (2) der Lichtquelle im Bereich der optischen Achse (8) liegen.Signaling device optics according to one or more claims 1 to 7, characterized in that the lowest lighting elements (2) the light source in the area of the optical axis (8) lie. Signalgeberoptik nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensor (3) als Fresnellinse ausgebildet ist.Signaling device optics according to one or more claims 1 to 8, characterized in that the condenser (3) as Fresnel lens is formed. Signalgeberoptik nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzellinsen des Kondensors (3) unterschiedliche Brennpunkte und/oder frei definierte Oberflächen aufweisen, deren Geometrie aus einer frei wählbaren, gewollten Unschärfe der optischen Abbildung ermittelt werden kann.Signaling device optics according to one or more claims 1 to 9, characterized in that the individual lenses of the Condenser (3) different focal points and / or free have defined surfaces, the geometry of which consists of a freely selectable, desired blurring of the optical image can be determined. Signalgeberoptik nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensor (3) so gestaltet ist, daß die Lichtbündelung an jeder Stelle möglichst gleichartig in Ausrichtung und Divergenz (11) erfolgt.Signaling device optics according to one or more claims 1 to 10, characterized in that the condenser (3) so is designed so that the light is focused at every point similar in alignment and divergence (11) he follows. Signalgeberoptik nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die gewünschte Lichtverteilung (XY) im wesentlichen von der Streulinse (4) durchgeführt wird, wobei die Streulinse vorzugsweise aus einer möglichst großen Anzahl gleichartiger Einzellinsen (5) zusammengesetzt ist, deren jede einzelne bereits die gewünschte Lichtverteilung (XY) erzeugt.Signaling device optics according to one or more claims 1 to 11, characterized in that the desired light distribution (XY) essentially from the diffusing lens (4) is carried out, the diffusing lens preferably made of the largest possible number of identical single lenses (5) is composed, each of which is already the desired light distribution (XY) is generated. Signalgeberoptik nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtelemente (2) unterschiedliche Bauformen, Lichtfarben und/oder unterschiedliche Abstrahlcharakteristiken aufweisen und vorzugsweise getrennt schaltbar sind.Signaling device optics according to one or more claims 1 to 12, characterized in that the lighting elements (2) different designs, light colors and / or different Have radiation characteristics and preferably are separately switchable.
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