EP0974947A1 - Traffic light apparatus and method to monitor the traffic light apparatus - Google Patents

Traffic light apparatus and method to monitor the traffic light apparatus Download PDF

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EP0974947A1
EP0974947A1 EP99113241A EP99113241A EP0974947A1 EP 0974947 A1 EP0974947 A1 EP 0974947A1 EP 99113241 A EP99113241 A EP 99113241A EP 99113241 A EP99113241 A EP 99113241A EP 0974947 A1 EP0974947 A1 EP 0974947A1
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EP
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light
signal
emitting diodes
light sensor
voltage
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Siemens AG
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    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08GTRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00Traffic control systems for road vehicles
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    • G08G1/095Traffic lights
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08GTRAFFIC CONTROL SYSTEMS
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    • G08G1/097Supervising of traffic control systems, e.g. by giving an alarm if two crossing streets have green light simultaneously
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/50Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits
    • H05B45/58Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits involving end of life detection of LEDs
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/20Responsive to malfunctions or to light source life; for protection

Definitions

  • the invention relates to a light signal system according to the preamble of claim 1 and a method to monitor this traffic light system.
  • a traffic signal generator is also known, in which on a printed circuit board LEDs as a light source are arranged in a configuration that matches the pattern a traffic sign.
  • LEDs are related to deviations from the nominal voltage, i.e. with voltage drops far more sensitive than incandescent lamps. According to the known solution a significant loss of light at a level below the nominal voltage lying operating voltage avoided in that the LEDs in individual, connected in series to each other Chains are arranged, the light emitting diode chains are.
  • the present invention is therefore based on the object a light signal system of the type mentioned with a To create monitoring device based on the properties of the light emitting diodes used as the light source and a corresponding method for monitoring the traffic light system.
  • the first subtask is the light signal system type mentioned in the characterizing part of the claim 1 described features solved.
  • the solution to the others Partial task is characterized by the claim 1 dependent method claim described.
  • the light emitting diodes with a pulsed operating voltage supplied, the z. B. by full-wave rectification is derived from the AC line voltage.
  • this Context is of particular advantage in that also gives a characteristic light sensor signal whose Pulse frequency matches the mains frequency. The amplitude value this light sensor signal is a measure of the current luminous flux emitted by the LED matrix. The Signal frequency is a clear quantity that the Light source is switched on.
  • the invention is also the functional state of the Monitor light sensor yourself. This tests the light sensor are carried out during switching breaks of the signal generator.
  • test diode Around thereby producing no perceptible flashes of light these tests not by means of the LEDs, but under Using a test diode, the radiation in the invisible area and their partial radiation as well is detected by the light sensor.
  • the test signal is also pulse-shaped, but of a pulse rate that is unique deviates from the mains frequency. This is clearly too distinguish whether the light sensor signal by the light emitting diodes or triggered by the test diode.
  • the monitoring device including switching and evaluation device finally integrated into the signal generator, so that it too an easy exchange of the different light sources is possible.
  • Figure 1 is a light signal system in the form of a block diagram shown as an example with two signal transmitters 1.
  • Each of these signal transmitters 1 is a signal transmitter control 2 assigned directly in the housing of the signal generator 1 is arranged. Via supply and control lines that Each of these signal generators is to be described in detail 1 or its signal generator control 2 with a Switching and evaluation device 3 connected. This is your turn connected to a device controller 4, which in known Way the operating states of the signal generator 1 accordingly controls a predetermined signal schedule.
  • FIG. 2 illustrates the structure of the signal generator 1, its housing is covered on the front by a lens 5.
  • This lens 5 is analogous to known lenses conventional signal transmitter designed so that here a detailed description is unnecessary.
  • Inside the signal generator 1 is at a predetermined distance from this lens 5 and essentially parallel to it in a two-dimensional one Matrix a plurality of radiation-intensive light-emitting diodes arranged, hereinafter referred to as signal diodes 6 become. These form in their entirety and controlled together an extensive light source for the signal generator 1. This field of signal diodes is controlled together 6 through the already mentioned signal generator control 2, as will be explained.
  • the immediate occurs Monitoring the radiation status of the signal diodes 6 by a light sensor 7, preferably as a photodiode is trained. You could easily use this light sensor 7 facing the signal diodes 6, for example on the inside arrange the lens 5. However, this is not necessary. It is more advantageous with regard to the arrangement and wiring the matrix of the signal diodes 6 and the Light sensor 7 also this as another element in the Arrange the level of the signal diodes 6. With this arrangement of the Light sensor 7 is exploited that part of the signal diodes 6 emitted light on the inside of the Diffuser is reflected and shines on the light sensor 7.
  • a correspondingly amplified and weighted output signal the light sensor 7 is thus a measure of the current Signaling state of the signal generator 1 or its Signal diodes 6. This function of the light sensor is shown in FIG 7 by partial beams reflected on the lens 5 8 indicated schematically.
  • This test diode 9 is chosen such that it is in the invisible range radiates, but their radiation is still in the range of sensitivity of the light sensor 7. Let these boundary conditions in combination with today's usual components of light sensor 7 and test diode 9 also quite realizable.
  • the switching and evaluation device 3 controls Corresponding tests of the signal generator 1 are controlled by the switching and evaluation device 3. As schematically in Figure 1 indicated, this first has a switching relay 11, via the signal generator controls 2 AC mains voltage u ⁇ is fed. So it is possible in one by the Switching and evaluation device 3 found defective and the signaling state, which is hazardous to traffic 1 disconnect from the mains. Furthermore, the switching and Evaluation device 3 control signals s6 and s9. It serves the control signal s6 for switching the signal transmitter on or off 1, more precisely the signal diodes 6 and will follow referred to as signal control signal s6. The other of the Switching and evaluation device 3 the signaling controls 2 supplied control signal is used to switch the Test diode 9 and is therefore subsequently used as a test control signal designated s9.
  • the signal generator controls 2 receives the Switching and evaluation device 3, on the other hand, a signal, the an output signal preprocessed in the signal generator controls 2 of the corresponding light sensors 7.
  • These signals are now referred to as light sensor signals s7. As shown in FIG. 1, these signals can individually on separate lines between the switching and Evaluation device 3 and the signal generator controls 2 could be transmitted, alternatively this line multiple replaced by a serial transmission device become.
  • the signal transmitters 1 is now the signal transmitter controls 2 assigned, each a full-wave rectifier 12 provided that the AC line voltage u ⁇ is supplied.
  • the light sensor 7 is thus permanently prepared as long as AC mains voltage u ⁇ is present. That modulated by the received radiation Output signal of the light sensor 7 is via an amplifier stage 13 fed to a high-pass filter 14 and finally via a signal shaping stage 15 as a preprocessed light sensor signal s7 delivered to the switching and evaluation device 3.
  • the function of the high-pass filter 14 should be pointed out here.
  • the light sensor 7 not only receives light from the signal diodes or the test diode reflected by the lens 5, but also light from the environment entering through the lens 5, in particular a portion of daylight.
  • this scattered light is to be understood as an interference.
  • the intensity of this stray light incident from the outside in relation to the modulation frequency of the signal diodes 6 can be regarded as more or less uniform.
  • This interference thus results in a direct current component of the output signal of the light sensor 7, which is eliminated by the high-pass filter 14.
  • the dimensioning of this high-pass filter is therefore more problem-free the higher the modulation frequency of the signal diodes 6.
  • an active filter stage for example implemented by Sample & Hold "circuits possible if it were necessary to take into account very short-term changes in a relatively radiation-intensive scattered light.
  • the monitoring device described above for with Light emitting diodes equipped with signal transmitters now enable continuous or the signal transmitters at shorter intervals 1 to check that they are working properly. Checked are the two possible target states of a signal generator 1 in which it should be activated or deactivated.
  • FIG. 6 the case is shown in the form of a pulse diagram in which the signal generator 1 is to be switched off (target state The actual state is now determined on the basis of the light sensor signal s7.
  • FIG. 6 shows that the light sensor signal s7 in the example shown follows the course of the test control signal s9 directly with a slight delay determined by its operating parameters. This also applies in this case The frequency of the test control signal s9 should be at least a few Hz in order to be able to master the above-mentioned interference by radiated residual light well.
  • the light sensor signal s7 directly reflects the test control signal s9 with a predetermined amplitude
  • the result is as follows
  • the actual state of the signal generator 1 agrees with the current target state and on the other hand it is also established that the light sensor 7 is functioning properly.
  • the operating state of the monitored signal generator 1 is thus error-free.
  • the target state of the signal generator is 1
  • the test control signal s9 is generated and thus the test diode 9 is activated in a pulse-like manner.
  • FIG. 8 is now in relation to the other target state
  • One of the monitored signal transmitters 1 represents the normal case in which the target and actual states match.
  • the test diode 9 is deactivated because the corresponding test control signal s9 is reset.
  • the light control signal already shown in FIG. 7 is generated with the characteristic pulse shape.
  • the test shows that the signal diodes 6 are working in accordance with the intended target state by comparing the amplitude of the light sensor signal s7 with a predetermined target amplitude, it is also possible to determine whether the monitored signal transmitter 1 has diminished in light.
  • FIG. 9 illustrates the case in which the monitored signal generator 1 is in a target state A "is not switched on.
  • the pulse forms for the test control signal s9 and the light sensor signal s7 already described with reference to FIG. 6 then occur again. This means that the monitored signal transmitter is switched off. The target and actual state do not match. The monitored signal transmitter 1 works incorrectly.

Abstract

A light signal unit has at least one signal generator (1) whose light-source is designed in the form of a matrix of light-emitting diodes (LEDs) (6). Also included is a monitoring device (2,7,9) for checking the LEDs for their fault-free operating condition. The monitor has a light sensing device (7), as well as an evaluating device (3) connected to the light sensor (7) for comparing a light sensing signal (57) generated by the light sensor with a given desired value, the light sensing device (7) being positioned in the beam-path of the LEDs (6). The given desired value corresponds to a normal operating state of the LEDs.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lichtsignalanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie auf ein Verfahren zum Überwachen dieser Lichtsignalanlage.The invention relates to a light signal system according to the preamble of claim 1 and a method to monitor this traffic light system.

Fortschritte in der Halbleitertechnologie haben unter anderem zu immer lichtintensiveren Leuchtdioden geführt, die sich für eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten eignen. So sind auch Anwendungen dieser Bauelemente als Lichtquellen für Signalgeber bekannt geworden. Beispielsweise ist aus US-A-4 954 822 eine Straßenverkehrsampel bekannt, bei der sehr lichtintensive Leuchtdioden auf einem Träger in einem geometrischen Muster angeordnet sind, das ein Verkehrszeichen, beispielsweise für einen Fußgängerübergang wiedergibt. Die Leuchtdioden werden durch eine Betriebsspannung versorgt, die mittels eines Vollweggleichrichters aus einer üblichen Netzwechselspannung abgeleitet und auf die Nennspannung der Bauelemente herunter transformiert wird. Beschrieben sind auch Möglichkeiten eines Betriebes mit herabgesetztem Lichtstrom, beispielsweise indem eine Halbwelle der Netzwechselspannung unterdrückt und damit der dem Gleichrichter entnommene Strom reduziert wird. Ob dies sinnvoll ist, sei dahingestellt. Wesentlicher ist jedenfalls der beschriebene Vorteil, daß Leuchtdioden bei sachgemäßer Ansteuerung langlebig sind und ein damit ausgestatteter Signalgeber eine wesentlich geringere elektrische Leistung erfordert als ein vergleichbarer, konventionell mit einer Glühlampe bestückter Signalgeber. Die bekannte Lösung offenbart keine spezifischen Maßnahmen zur Überwachung des Signalgebers auf einen fehlerfreien Betrieb.Advances in semiconductor technology have among other things led to ever more light-intensive LEDs that are suitable for a variety of applications. So are also uses these components as light sources for signal transmitters known. For example, from US-A-4,954 822 known a traffic light, in the very light-intensive Light emitting diodes on a support in a geometric Patterns are arranged that represent a traffic sign, for example for a pedestrian crossing. The light emitting diodes are supplied by an operating voltage, which means a full-wave rectifier from a normal AC line voltage derived and based on the nominal voltage of the components is transformed down. Possibilities are also described an operation with reduced luminous flux, for example by suppressing a half-wave of the AC mains voltage and thus the current drawn from the rectifier is reduced. It remains to be seen whether this makes sense. More essential is the described advantage in any case that When properly controlled, LEDs are durable and a signal generator equipped with it a much lower one electrical power requires as a comparable, Conventionally equipped with a light bulb. The known solution does not disclose any specific measures for Monitoring of the signal generator for correct operation.

Aus US-A-5 663 719 ist ferner ein Verkehrssignalgeber bekannt, bei dem auf einer Leiterplatte Leuchtdioden als Lichtquelle in einer Konfiguration angeordnet sind, die das Muster eines Verkehrszeichens wiedergibt. Bei dieser bekannten Lösung ist unter anderem auf die Möglichkeit abgestellt, in konventionell bestückten Signalgebern die Glühlampen bei einfachem Austausch durch Leuchtdioden zu ersetzen. Dabei können Nachteile auftreten. Leuchtdioden sind in bezug auf Abweichungen von der Nennspannung, d.h. bei Spannungsabfällen weit empfindlicher als Glühlampen. Nach der bekannten Lösung wird ein erheblicher Lichtverlust bei einer unterhalb der Nennspannung liegenden Betriebsspannung dadurch vermieden, daß die Leuchtdioden in einzelnen, zueinander in Serie geschalteten Ketten angeordnet sind, wobei die Leuchtdiodenketten sind. Ferner ist vorgesehen, die einzelnen Ketten durch Schalter überbrücken zu können. Im Falle von zu niedriger Netzspannung werden einzelne Leuchtdiodenketten abgeschaltet. Dies hat zur Folge, daß die eingeschalteten Leuchtdioden auch bei unterschiedlichen Netzspannungen immer annähernd mit ihrer Nennspannung, also mit hoher Lichtausbeute betrieben werden. Bei Spannungsabfällen reduziert sich dann zwar die Zahl der tatsächlich betriebenen Leuchtdioden, der dadurch eintretende Lichtverlust ist jedoch geringer als dann, wenn zwar alle Leuchtdioden, jedoch mit entsprechend geringerer Spannung betrieben würden. Insoweit ist bei der bekannten Lösung eine gewisse Überwachung der Signalgeber auf vom Nennbetrieb abweichende Betriebszustände vorgesehen, genau genommen betrifft dies jedoch noch keine Überwachung des Signalgebers auf Fehlfunktionen.From US-A-5 663 719 a traffic signal generator is also known, in which on a printed circuit board LEDs as a light source are arranged in a configuration that matches the pattern a traffic sign. With this known solution is geared towards the possibility, among other things, of conventionally equipped signal transmitters the light bulbs with simple Exchange to be replaced by LEDs. You can Disadvantages occur. LEDs are related to deviations from the nominal voltage, i.e. with voltage drops far more sensitive than incandescent lamps. According to the known solution a significant loss of light at a level below the nominal voltage lying operating voltage avoided in that the LEDs in individual, connected in series to each other Chains are arranged, the light emitting diode chains are. It is also provided that the individual chains through To be able to bridge switches. In case of too low Mains voltage is switched off individual LED chains. This has the consequence that the light-emitting diodes are also switched on with different mains voltages always approximately with yours Nominal voltage, i.e. operated with high luminous efficacy. In the case of voltage drops, the number is reduced of the actually operated LEDs, the one that enters Loss of light, however, is less than if all LEDs, but with a correspondingly lower voltage would be operated. So far is with the known solution a certain monitoring of the signal generator for nominal operation deviating operating states are provided, strictly concerns however, this does not yet monitor the signal generator for malfunctions.

Eine wenigstens periodische Überwachung von Signalgebern von Lichtsignalanlagen, ist aber zumindestens dann in vielen Ländem zwingende Vorschrift, wenn die Lichtsignalanlagen im öffentlichen Bereich zur Verkehrsregelung eingesetzt werden. Dabei sind die individuellen Funktionen der Signalgeber zu berücksichtigen. So hat z. B. ein fälschlich leuchtendes

Figure 00020001
Grünlicht" hat für die Verkehrssituation eine andere Konsequenz als die gleiche Fehlfunktion bei einem Rotlicht". Bei Grün" wird ein Verkehrsteilnehmer automatisch annehmen, daß die entsprechende Verkehrsrichtung freigegeben ist und mit einer bei weitem geringeren Vorsicht in den Kreuzungsbereich einfahren, als wenn er z. B. durch ein Dauerrotlicht aufgehalten ist und schließlich dennoch seine Fahrt fortzusetzen suchen sollte. Dagegen kann der Ausfall des Rotlichtes in ähnlicher Weise eine kritische Gefahrensituation herbeiführen, weil der Verkehrsteilnehmer automatisch annimmt, die Lichtsignalanlage sei abgeschaltet.At least periodic monitoring of signal transmitters of traffic signal systems is, however, mandatory in many countries at least when the traffic signal systems are used in public areas for traffic control. The individual functions of the signal transmitters must be taken into account. So z. B. a falsely glowing
Figure 00020001
Green light "has a different consequence for the traffic situation than the same malfunction in one Red light " Green "a road user will automatically assume that the corresponding direction of traffic has been released and approach the intersection area with far less caution than if, for example, he is stopped by a steady red light and should finally try to continue his journey Failure of the red light similarly lead to a critical dangerous situation because the road user automatically assumes that the traffic light system has been switched off.

Es genügt also nicht, Lichtsignalanlagen nur daraufhin zu überwachen, daß die Signalgeber hinreichend gut erkennbar sind, d. h. wie bei obengenannter Lösung, die Lichtstärke des Signalgebers nachgeregelt wird, um Alterungserscheinungen, Netzspannungsschwankungen oder Leitungsverluste zu kompensieren. Vorschrift sind in vielen Ländern periodisch durchgeführte Überwachungen der Signalgeber, um möglichst unmittelbar jede Fehlfunktion, d. h. insbesondere auch die mangelnde Übereinstimmung des Istzustandes jedes Signalgebers mit seinem nach einem Signalprogramm vorgegebenen momentanen Sollzustand festzustellen und daraufhin die Lichtsignalanlage in einen Notbetriebszustand rückzusetzen.So it is not enough to only shut down traffic lights monitor that the signal generator is sufficiently well recognizable are, d. H. as with the above solution, the light intensity of the Signal generator is readjusted to prevent signs of aging, Compensate for line voltage fluctuations or line losses. Regulation are carried out periodically in many countries Monitoring of the signal generator in order to be as immediate as possible any malfunction, d. H. especially the lack Correspondence between the actual state of each signal generator and its according to a signal program predefined current target state determine and then the traffic light system in reset an emergency operating state.

Bei konventionell mit Glühlampen bestückten Signalgebern werden derartige Fehlfunktionen durch Strom- und Spannungsmessung an der Lichtquelle bzw. ihren Zuleitungen festgestellt. Die bekannten Maßnahmen und Schaltungen sind aber bei mit Leuchtdioden bestückten Signalgebern nur bedingt tauglich. Wie bereits erwähnt, ist bei Leuchtdioden die Charakteristik von Lichtstrom zur Betriebsspannung wesentlich kritischer als bei einer Glühlampe. Andererseits ist der Stromverbrauch bei einem Signalgeber, bestückt mit heute bereits verfügbaren Leuchtdioden, um Größenordnungen niedriger als beim Einsatz einer Glühlampe. Einfache Anpassungen bekannter Schaltungsmaßnahmen zum Überwachen von Signalgebern sind daher als kritisch, als strengen Sicherheitsvorschriften häufig nicht mehr genügend einzustufen. Dennoch stellt sich das Problem, die Voraussetzungen dafür zu schaffen, bei einem Ersatz der Glühlampe mit möglichst wenig Wartungsaufwand statt dessen Leuchtdioden als Lichtqelle einsetzen zu können. Dieses Problem wird zwar wenigstens bei einem Teil des genannten Standes der Technik angesprochen, jedoch im Hinblick auf kritische Fehltunktionen nicht gelöst.In the case of signal generators conventionally equipped with incandescent lamps such malfunctions due to current and voltage measurement detected on the light source or its leads. The known measures and circuits are with LEDs equipped with signal transmitters are only of limited suitability. As already mentioned, the characteristic of LEDs is from luminous flux to operating voltage much more critical than with a light bulb. On the other hand, the power consumption is a signal generator equipped with those already available today LEDs, orders of magnitude lower than when used a light bulb. Simple adjustments to known circuit measures to monitor signaling devices are therefore critical, often no longer as strict safety regulations enough to classify. Still, the problem arises that To create the conditions for this when replacing the light bulb with as little maintenance as possible instead To be able to use LEDs as a light source. This problem will be at least in part of the stand the technology, but with regard to critical Malfunctions not resolved.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lichtsignalanlage der eingangs genannten Art mit einer Überwachungseinrichtung zu schaffen, die auf die Eigenschaften der als Lichtquelle eingesetzten Leuchtdioden exakt abgestimmt ist sowie ein entsprechendes Verfahren zum Überwachen der Lichtsignalanlage anzugeben.The present invention is therefore based on the object a light signal system of the type mentioned with a To create monitoring device based on the properties of the light emitting diodes used as the light source and a corresponding method for monitoring the traffic light system.

Die erste Teilaufgabe wird bei einer Lichtsignalanlage der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 beschriebenen Merkmale gelöst. Die Lösung der weiteren Teilaufgabe ist im Kennzeichen des von dem Patentanspruch 1 abhängigen Verfahrensanspruches beschrieben.The first subtask is the light signal system type mentioned in the characterizing part of the claim 1 described features solved. The solution to the others Partial task is characterized by the claim 1 dependent method claim described.

Im Gegensatz zu den oben erwähnten, bei konventionellen Signalgebern mit Erfolg eingesetzten Überwachungsmaßnahmen mittels Strom- und Spannungsmessungen an der Lichtquelle bzw. deren Zuleitungen wird der vorliegenden Erfindung ein anderer Weg beschritten. Strom- und/oder Spannungsmessungen erscheinen zu ungenau bzw. Schaltungen dafür zu kritisch hinsichtlich ihrer Dimensionierung. Gemäß der Erfindung wird daher die Überwachung der Leuchtdioden auf ihre fehlerfreie Funktion mittels eines Lichtsensors realisiert, der einen relativen, jedoch definierten Anteil des von den Leuchtdioden insgesamt abgegebenen Lichtstromes mißt. Dieser Lichtsensor gibt ein entsprechendes Ausgangssignal ab, das mit relativ geringem Aufwand so aufzubereiten ist, daß anhand dieses aufbereiteten Lichtsensorsignales ein eindeutiger Vergleich zwischen Istzustand und vorgegebenem momentanen Sollzustand des Signalgebers durchzuführen ist. Damit ist jede unzulässige Abweichung festzustellen, so daß die Lichtsignalanlage gegebenenfalls in ihren nach dem Signalprogramm vorgesehenen Notbetriebszustand zurückzusetzen ist. In contrast to those mentioned above, with conventional signal generators monitoring measures successfully used by means of Current and voltage measurements at the light source or the leads of the present invention are different Tread the path. Current and / or voltage measurements appear too imprecise or circuits too critical for it their dimensioning. According to the invention hence the monitoring of the LEDs for their error-free Function implemented by means of a light sensor that detects a relative, however defined part of that of the light emitting diodes total luminous flux emitted. This light sensor outputs a corresponding output signal that with relative easy to prepare so that it is processed based on this Light sensor signals a clear comparison between Actual state and predefined current target state of the Signal transmitter is to be carried out. This makes every one impermissible Determine deviation, so that the traffic light system if necessary in their emergency operating state provided for in the signal program is to be reset.

Gemäß in Unteransprüchen wiedergegebenen Weiterbildungen der Erfindung, werden die Leuchtdioden mit einer pulsförmigen Betriebsspannung versorgt, die z. B. durch eine Vollweggleichrichtung aus der Netzwechselspannung abgeleitet ist. In diesem Zusammenhang ist von besonderem Vorteil, daß sich damit auch ein charakteristisches Lichtsensorsignal ergibt, dessen Pulsfrequenz mit der Netzfrequenz übereinstimmt. Der Amplitudenwert dieses Lichtsensorsignales ist ein Maß für den aktuell von der Leuchtdiodenmatrix abgegebenen Lichtstrom. Die Signalfrequenz ist eine eindeutige Größe dafür, daß die Lichtquelle eingeschaltet ist. Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung ist auch der Funktionszustand des Lichtsensors selbst zu überwachen. Diese Tests des Lichtsensors werden in Schaltpausen des Signalgebers durchgeführt. Um dabei keine wahrnehmbaren Lichtblitze zu erzeugen, werden diese Tests nicht mittels der Leuchtdioden, sondern unter Verwendung einer Testdiode durchgeführt, deren Strahlung im nicht sichtbaren Bereich liegt und deren Teilstrahlung ebenfalls vom Lichtsensor erfaßt wird. Das Testsignal ist ebenfalls impulsförmig, jedoch von einer Pulsfrequenz, die eindeutig von der Netzfrequenz abweicht. Damit ist eindeutig zu unterscheiden, ob das Lichtsensorsignal durch die Leuchtdioden bzw. durch die Testdiode ausgelöst ist. Die Überwachungseinrichtung samt Schalt- und Auswerteeinrichtung ist schließlich in den Signalgeber integriert, so daß damit auch ein problemloser Austausch der verschiedenen Lichtquellen möglich ist.According to further developments of the Invention, the light emitting diodes with a pulsed operating voltage supplied, the z. B. by full-wave rectification is derived from the AC line voltage. In this Context is of particular advantage in that also gives a characteristic light sensor signal whose Pulse frequency matches the mains frequency. The amplitude value this light sensor signal is a measure of the current luminous flux emitted by the LED matrix. The Signal frequency is a clear quantity that the Light source is switched on. According to a further training the invention is also the functional state of the Monitor light sensor yourself. This tests the light sensor are carried out during switching breaks of the signal generator. Around thereby producing no perceptible flashes of light these tests not by means of the LEDs, but under Using a test diode, the radiation in the invisible area and their partial radiation as well is detected by the light sensor. The test signal is also pulse-shaped, but of a pulse rate that is unique deviates from the mains frequency. This is clearly too distinguish whether the light sensor signal by the light emitting diodes or triggered by the test diode. The monitoring device including switching and evaluation device finally integrated into the signal generator, so that it too an easy exchange of the different light sources is possible.

Andere Weiterbildungen der Erfindung sowie weitere Vorteile sind in Unteransprüchen definiert sowie der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen zu entnehmen.Other developments of the invention and further advantages are defined in subclaims and the description below of embodiments.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigt:

  • Figur 1 eine Signalanlage mit zwei Signalgebern, deren Lichtquelle als eine Matrix von Leuchtdioden ausgebildet ist und in die jeweils eine Signalgebersteuerung integriert ist sowie eine gemeinsame Schalt- und Auswerteeinrichtung,
  • Figur 2 in einer schematischen Darstellung den Aufbau der Signalgeber, die insbesondere aufzeigt, daß zur Überwachung der Funktion der eigentlichen Signaldioden neben diesen auch eine Testleuchtdiode sowie ein als eine Fotodiode ausgebildeter Lichtsensor vorgesehen ist,
  • Figur 3 eine Prinzipschaltung für die Ansteuerung der Signaldioden des Signalgebers,
  • Figur 4 eine analoge Prinzipschaltung für die Ansteuerung der Testdiode,
  • Figur 5 eine in der Signalgebersteuerung vorgesehene Schaltungsanordnung zum Ansteuern des Lichtsensors sowie zum Auswerten seiner Ausgangssignale und
  • Figur 6 bis Figur 9 eine Reihe von Impulsdiagrammen zur Erläuterung der Überwachung signifikanter Betriebszustände des Signalgebers.
  • Embodiments of the invention are described below with reference to the drawing. It shows:
  • 1 shows a signal system with two signal transmitters, the light source of which is designed as a matrix of light-emitting diodes and into each of which a signal transmitter control is integrated, and a common switching and evaluation device,
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the structure of the signal transmitters, which in particular shows that a test light-emitting diode and a light sensor designed as a photodiode are provided in addition to the function of the actual signal diodes,
  • FIG. 3 shows a basic circuit for the control of the signal diodes of the signal transmitter,
  • FIG. 4 shows an analog basic circuit for the control of the test diode,
  • Figure 5 shows a circuit arrangement provided in the signal transmitter control for controlling the light sensor and for evaluating its output signals and
  • 6 to 9 show a series of pulse diagrams to explain the monitoring of significant operating states of the signal generator.
  • In Figur 1 ist in Form eines Blockschaltbildes eine Lichtsignalanlage beispielhaft mit zwei Signalgebern 1 dargestellt. Jedem dieser Signalgeber 1 ist eine Signalgebersteuerung 2 zugeordnet, die unmittelbar im Gehäuse der Signalgeber 1 angeordnet ist. Über Versorgungs- und Steuerleitungen, die noch im einzelnen zu beschreiben sind, ist jeder dieser Signalgeber 1 bzw. dessen Signalgebersteuerung 2 mit einer Schalt- und Auswerteeinrichtung 3 verbunden. Diese ist ihrerseits an eine Gerätesteuerung 4 angeschlossen, die in bekannter Weise die Betriebszustände der Signalgeber 1 entsprechend einem vorbestimmten Signalplan steuert.In Figure 1 is a light signal system in the form of a block diagram shown as an example with two signal transmitters 1. Each of these signal transmitters 1 is a signal transmitter control 2 assigned directly in the housing of the signal generator 1 is arranged. Via supply and control lines that Each of these signal generators is to be described in detail 1 or its signal generator control 2 with a Switching and evaluation device 3 connected. This is your turn connected to a device controller 4, which in known Way the operating states of the signal generator 1 accordingly controls a predetermined signal schedule.

    Figur 2 illustriert den Aufbau der Signalgeber 1, deren Gehäuse frontseitig durch eine Streuscheibe 5 abgedeckt ist. Diese Streuscheibe 5 ist analog zu bekannten Streuscheiben konventioneller Signalgeber ausgestaltet, so daß sich hier eine Detailschilderung erübrigt. Im Inneren des Signalgebers 1 ist in einem vorgegebenen Abstand zu dieser Streuscheibe 5 und im wesentlichen parallel dazu in einer zweidimensionalen Matrix eine Mehrzahl von strahlungsintensiven Leuchtdioden angeordnet, die im folgenden als Signaldioden 6 bezeichnet werden. Diese bilden in ihrer Gesamtheit und gemeinsam angesteuert eine flächenhaft ausgedehnte Lichtquelle für den Signalgeber 1. Gemeinsam angesteuert wird dieses Feld der Signaldioden 6 durch die bereits erwähnte Signalgebersteuerung 2, wie noch erläutert wird.Figure 2 illustrates the structure of the signal generator 1, its housing is covered on the front by a lens 5. This lens 5 is analogous to known lenses conventional signal transmitter designed so that here a detailed description is unnecessary. Inside the signal generator 1 is at a predetermined distance from this lens 5 and essentially parallel to it in a two-dimensional one Matrix a plurality of radiation-intensive light-emitting diodes arranged, hereinafter referred to as signal diodes 6 become. These form in their entirety and controlled together an extensive light source for the signal generator 1. This field of signal diodes is controlled together 6 through the already mentioned signal generator control 2, as will be explained.

    Signalgeber einer Lichtsignalanlage mit Leuchtdioden als eine schaltbare Lichtquelle auszustatten, ist an sich durchaus bekannt. Dennoch haben sich Signalgeber dieses Typs bisher nicht in breitem Umfang auf dem Markt durchgesetzt. Das ist unter anderem darauf zurückzuführen, daß der Einsatz von Leuchtdioden in diesem Anwendungsfall bisher im Vergleich zur konventionell eingesetzten Glühlampe keine besonderen Vorteile bot, auch weil die Lichtausbeute früherer Leuchtdioden noch zu begrenzt war. Fortschritte der Halbleitertechnologie ermöglichen es nun aber, kostengünstig auch strahlungsintensive Leuchtdioden herzustellen, die in bezug auf ihre Energiebilanz der konventionellen Glühlampe mehr als ebenbürtig sind.Signal transmitter of a traffic light system with LEDs as one Equipping switchable light sources is well known per se. Nevertheless, signal generators of this type have so far not widely used on the market. This is partly due to the fact that the use of LEDs in this application so far compared to conventionally used incandescent lamp no special advantages offered, also because the luminous efficacy of earlier LEDs was still too limited. Advances in semiconductor technology but now make it possible to also use radiation-intensive methods at low cost Manufacture light emitting diodes in relation to their energy balance more than the conventional incandescent lamp are.

    Die hohen sicherheitstechnischen Anforderungen, die an Signalgeber in Lichtsignalanlagen gestellt werden, um gefährliche Signalisierungszustände auszuschließen, erfordern aber auch eine entsprechende, an die Eigenschaften von Leuchtdioden angepaßte Überwachung. Im vorliegenden Fall wird nun nicht etwa die einwandfreie Funktion der Signaldioden 6 - ähnlich wie bei einer konventionellen Glühlampe - durch eine entsprechende Strom- und/oder Spannungsmessung durchgeführt, sondern ein anderer Weg beschritten.The high safety requirements for signaling devices placed in traffic signal systems to dangerous Excluding signaling states, however, require also a corresponding one to the properties of light emitting diodes customized monitoring. In the present case, now not the proper functioning of the signal diodes 6 - similar to a conventional light bulb - through a appropriate current and / or voltage measurement carried out, but took a different path.

    An die Stelle einer mittelbaren Überwachung der Funktion des Signalgebers 1 durch Hilfsgrößen, wie aufgenommener Strom bzw. an der Lichtquelle anliegende Spannung, tritt die unmittelbare Überwachung des Strahlungszustandes der Signaldioden 6 durch einen Lichtsensor 7, der vorzugsweise als Fotodiode ausgebildet ist. Man könnte diesen Lichtsensor 7 ohne weiteres den Signaldioden 6 zugekehrt, beispielsweise auf der Innenseite der Streuscheibe 5 anordnen. Dies ist aber nicht erforderlich. Vorteilhafter ist es, im Hinblick auf die Anordnung und Verdrahtung der Matrix der Signaldioden 6 und des Lichtensensors 7 auch diesen als ein weiteres Element in der Ebene der Signaldioden 6 anzuordnen. Bei dieser Anordnung des Lichtsensors 7 wird ausgenutzt, daß ein Teil des von den Signaldioden 6 ausgestrahlten Lichtes an der Innenseite der Streuscheibe reflektiert wird und auf den Lichtsensor 7 einstrahlt. Ein entsprechend verstärktes und bewertetes Ausgangssignal des Lichtsensors 7 ist damit ein Maß für den momentanen Signalisierungszustand des Signalgebers 1 bzw. seiner Signaldioden 6. In Figur 2 ist diese Funktion des Lichtsensors 7 durch an der Streuscheibe 5 reflektierte Teilstrahlen 8 schematisch angedeutet.Instead of indirectly monitoring the function of the Signal generator 1 by means of auxiliary variables, such as the current consumed or voltage applied to the light source, the immediate occurs Monitoring the radiation status of the signal diodes 6 by a light sensor 7, preferably as a photodiode is trained. You could easily use this light sensor 7 facing the signal diodes 6, for example on the inside arrange the lens 5. However, this is not necessary. It is more advantageous with regard to the arrangement and wiring the matrix of the signal diodes 6 and the Light sensor 7 also this as another element in the Arrange the level of the signal diodes 6. With this arrangement of the Light sensor 7 is exploited that part of the signal diodes 6 emitted light on the inside of the Diffuser is reflected and shines on the light sensor 7. A correspondingly amplified and weighted output signal the light sensor 7 is thus a measure of the current Signaling state of the signal generator 1 or its Signal diodes 6. This function of the light sensor is shown in FIG 7 by partial beams reflected on the lens 5 8 indicated schematically.

    Nun darf nicht übersehen werden, daß bei den strengen Sicherheitsanforderungen, die an Lichtsignalanlagen zu stellen sind, auch die Funktion des Lichtsensors 7 selbst zu überwachen ist. Diese Funktionsüberwachung des Lichtsensors 7 ließe sich beispielsweise dadurch realisieren, daß die Signaldioden 6 in Signalpausen durch einen kurzzeitigen Testimpuls aktiviert werden, der bei einwandfreier Funktion des Lichtsensors 7 ein entsprechendes Ausgangssignal hervorruft. Da aber Leuchtdioden im Gegensatz zu einer konventionellen Glühlampe wesentlich schneller schalten, würden derartige Tests des Lichtsensors 7 zu Lichtblitzen führen, die vom menschlichen Auge wahrgenommen werden. Dieser unerwünschte Effekt läßt sich vermeiden, wenn innerhalb der Matrix der Signaldioden 6 zusätzlich zu dem Lichtsensor 7 ferner eine Testdiode 9 vorgesehen wird. Die Strahlungscharakteristik dieser Testdiode 9 ist dabei derart gewählt, daß sie im nichtsichtbaren Bereich strahlt, ihre Strahlung aber dennoch im Bereich der Empfindlichkeit des Lichtsensors 7 liegt. Diese Randbedingungen lassen sich mit heute üblichen Bauelementen in der Kombination von Lichtsensor 7 und Testdiode 9 auch durchaus realisieren. Now it should not be overlooked that with the strict security requirements, to put on traffic lights are to monitor the function of the light sensor 7 itself is. This function monitoring of the light sensor 7 would be can be realized, for example, by the signal diodes 6 activated in signal pauses by a short test pulse be, if the light sensor is working properly 7 causes a corresponding output signal. Here but LEDs in contrast to a conventional light bulb switch much faster, such tests would Light sensor 7 lead to flashes of light from human Eye perceived. This undesirable effect leaves avoid themselves if within the matrix of the signal diodes 6 In addition to the light sensor 7, a test diode 9 is also provided becomes. The radiation characteristic of this test diode 9 is chosen such that it is in the invisible range radiates, but their radiation is still in the range of sensitivity of the light sensor 7. Let these boundary conditions in combination with today's usual components of light sensor 7 and test diode 9 also quite realizable.

    In Figur 2 ist dieser Sachverhalt durch entsprechende, von der Testdiode 9 emittierte und über die Streuscheibe 5 auf den Lichtsensor 7 reflektierte Strahlen 10 veranschaulicht.In Figure 2, this fact is indicated by corresponding, from the test diode 9 and emitted via the lens 5 the light sensor 7 illustrates reflected rays 10.

    Gesteuert werden entsprechende Tests der Signalgeber 1 durch die Schalt- und Auswerteeinrichtung 3. Wie in Figur 1 schematisch angedeutet, besitzt diese zunächst ein Schaltrelais 11, über das den Signalgebersteuerungen 2 Netzwechselspannung u∼ zugeführt wird. Damit ist es möglich, in einem durch die Schalt- und Auswerteeinrichtung 3 festgestellten fehlerhaften und verkehrsgefährdenden Signalisierungszustand die Signalgeber 1 vom Netz zu trennen. Ferner generiert die Schalt- und Auswerteeinrichtung 3 Steuersignale s6 und s9. Dabei dient das Steuersignal s6 zum Ein- bzw. Ausschalten der Signalgeber 1, genauer genommen der Signaldioden 6 und wird nachfolgend als Signalsteuersignal s6 bezeichnet. Das weitere von der Schalt- und Auswerteeinrichtung 3 den Signalgebersteuerungen 2 zugeführte Steuersignal dient zum Ein- bzw. Ausschalten der Testdiode 9 und wird nachfolgend darum als Teststeuersignal s9 bezeichnet. Von den Signalgebersteuerungen 2 empfängt die Schalt- und Auswerteeinrichtung 3 andererseits ein Signal, das ein in den Signalgebersteuerungen 2 vorverarbeitetes Ausgangssignal der entsprechenden Lichtsensoren 7 darstellt. Hinfort werden diese Signale als Lichtsensorsignale s7 bezeichnet. Diese Signale können, wie in Figur 1 dargestellt, jeweils einzeln auf getrennten Leitungen zwischen der Schalt- und Auswerteeinrichtung 3 und den Signalgebersteuerungen 2 übertragen werden, alternativ dazu könnte dieses Leitungsvielfach durch eine serielle Übertragungseinrichtung ersetzt werden. In den Signalgebern 1 ist nun, deren Signalgebersteuerungen 2 zugeordnet, jeweils ein Vollweggleichrichter 12 vorgesehen, dem die Netzwechselspannung u∼ zugeführt wird. Der Vollweggleichrichter 12 setzt die Netzwechselspannung u∼ in eine gleichgerichtete Netzspannung u= mit einer Frequenz um, die dem Doppelten der Netzwechselspannung entspricht, wie in Figur 2 durch die entsprechende Impulsform angedeutet ist. Corresponding tests of the signal generator 1 are controlled by the switching and evaluation device 3. As schematically in Figure 1 indicated, this first has a switching relay 11, via the signal generator controls 2 AC mains voltage u∼ is fed. So it is possible in one by the Switching and evaluation device 3 found defective and the signaling state, which is hazardous to traffic 1 disconnect from the mains. Furthermore, the switching and Evaluation device 3 control signals s6 and s9. It serves the control signal s6 for switching the signal transmitter on or off 1, more precisely the signal diodes 6 and will follow referred to as signal control signal s6. The other of the Switching and evaluation device 3 the signaling controls 2 supplied control signal is used to switch the Test diode 9 and is therefore subsequently used as a test control signal designated s9. From the signal generator controls 2 receives the Switching and evaluation device 3, on the other hand, a signal, the an output signal preprocessed in the signal generator controls 2 of the corresponding light sensors 7. These signals are now referred to as light sensor signals s7. As shown in FIG. 1, these signals can individually on separate lines between the switching and Evaluation device 3 and the signal generator controls 2 could be transmitted, alternatively this line multiple replaced by a serial transmission device become. In the signal transmitters 1 is now the signal transmitter controls 2 assigned, each a full-wave rectifier 12 provided that the AC line voltage u∼ is supplied. The full-wave rectifier 12 sets the AC line voltage u∼ into a rectified mains voltage u = with a frequency um, which corresponds to twice the mains AC voltage, such as is indicated in Figure 2 by the corresponding pulse shape.

    In Figur 3 ist nun als Einzelheit zu der Ausgestaltung der Signalgebersteuerungen 2 ein Prinzipschaltbild für die Ansteuerung der Signaldioden 6 dargestellt. Die Signaldioden 6 der Signalgeber 1 liegen einander parallel geschaltet einerseits über einen Vorwiderstand R1 an der gleichgerichteten Netzspannung u= und andererseits über die Schaltstrecke eines Schalttransistors T1 an Masse, d.h. im Rückleitungspfad zum Vollweggleichrichter 12. Aktiviert bzw. deaktiviert wird der Schalttransistor T1 durch das seiner Basis zugeführte Signalsteuersignal s6. Solange der Schalttransistor T1 aktiviert ist, werden somit die Signaldioden 6 im Wechsel der Frequenz der gleichgerichteten Netzspannung u= ein- bzw. ausgeschaltet. Bereits bei Netzfrequenz ist das kurzzeitige Ausschalten der Signaldioden 6 in den Nulldurchgängen der gleichgerichteten Netzspannung u= für das menschliche Auge nicht mehr wahrnehmbar, so daß die visuelle Signalfunktion dadurch nicht beeinträchtigt ist.In Figure 3 is now as a detail on the design of the Signal generator controls 2 a block diagram for the control the signal diodes 6 shown. The signal diodes 6 the signal generator 1 are connected in parallel on the one hand via a series resistor R1 on the rectified Mains voltage u = and on the other hand over the switching distance of one Switching transistor T1 to ground, i.e. in the return path to Full-wave rectifier 12. The is activated or deactivated Switching transistor T1 by the signal control signal supplied to its base p6. As long as the switching transistor T1 is activated is, the signal diodes 6 in the change of frequency the rectified mains voltage u = on or off. Switching off briefly is already at the mains frequency of the signal diodes 6 in the zero crossings of the rectified Mains voltage u = no longer perceptible to the human eye, so that the visual signal function is not affected is.

    In Figur 4 ist nun analog die Betriebsschaltung für die Testdiode 9 dargestellt. Wiederum liegt die Testdiode 9 über einen entsprechenden Vorwiderstand R2 an der gleichgerichteten Netzspannung u= einerseits und über die Schaltstrecke eines weiteren Schalttransistors T2 an Masse andererseits. An der Basis dieses weiteren Schalttransistors werden zum Ein- bzw. Ausschalten der Testdiode 9 die Teststeuersignale s9 zugeführt.In Figure 4, the operating circuit for the test diode is now analog 9 shown. Again, the test diode 9 is over a corresponding series resistor R2 on the rectified Mains voltage u = on the one hand and over the switching distance of a further switching transistor T2 on the other hand. At the The basis of this further switching transistor are used for Turning off the test diode 9, the test control signals s9 supplied.

    In Figur 5 ist eine Betriebsschaltung für den Lichtsensor 7 dargestellt. Dieser ist über einen weiteren Vorwiderstand wiederum an die gleichgerichtete Netzspannung u= einerseits und an Masse andererseits angeschlossen. Der Lichtsensor 7 ist damit dauerhaft vorbereitet, solange Netzwechselspannung u∼ anliegt. Das durch die empfangene Strahlung modulierte Ausgangssignal des Lichtsensors 7 wird über eine Verstärkerstufe 13 einem Hochpaßfilter 14 zugeführt und schließlich über eine Signalformerstufe 15 als vorverarbeitetes Lichtsensorsignal s7 an die Schalt- und Auswerteeinrichtung 3 abgegeben.5 shows an operating circuit for the light sensor 7 shown. This is via a further series resistor again to the rectified mains voltage u = on the one hand and connected to ground on the other hand. The light sensor 7 is thus permanently prepared as long as AC mains voltage u∼ is present. That modulated by the received radiation Output signal of the light sensor 7 is via an amplifier stage 13 fed to a high-pass filter 14 and finally via a signal shaping stage 15 as a preprocessed light sensor signal s7 delivered to the switching and evaluation device 3.

    Hier ist insbesondere auf die Funktion des Hochpaßfilters 14 hinzuweisen. Der Lichtsensor 7 empfängt nämlich nicht nur von der Streuscheibe 5 reflektiertes Licht der Signaldioden bzw. der Testdiode, sondern auch durch die Streuscheibe 5 hindurch eintretendes Licht aus der Umgebung, insbesondere also einen Tageslichtanteil. In bezug auf die Überwachungsfunktion des Lichtsensors 7 ist dieses Streulicht als ein Störeinfluß aufzufassen. Es kann aber davon ausgegangen werden, daß die Intensität dieses von außen einfallenden Streulichtes im Verhältnis zu der Modulationsfrequenz der Signaldioden 6 als mehr oder minder gleichförmig anzusehen ist. Damit resultiert dieser Störeinfluß in einer Gleichstromkomponente des Ausgangssignales des Lichtsensors 7, die eben über das Hochpaßfilter 14 eliminiert wird. Die Dimensionierung dieses Hochpaßfilters ist damit um so problemloser, je höher die Modulationsfrequenz der Signaldioden 6 ist. Alternativ zu einem passiven Hochpaßfilter wäre eine aktive Filterstufe, z.B. realisiert durch Sample & Hold"-Schaltungen möglich, falls es erforderlich wäre, sehr kurzzeitige Veränderungen eines relativ strahlungsintensiven Streulichtes zu berücksichtigen.In particular, the function of the high-pass filter 14 should be pointed out here. This is because the light sensor 7 not only receives light from the signal diodes or the test diode reflected by the lens 5, but also light from the environment entering through the lens 5, in particular a portion of daylight. With regard to the monitoring function of the light sensor 7, this scattered light is to be understood as an interference. However, it can be assumed that the intensity of this stray light incident from the outside in relation to the modulation frequency of the signal diodes 6 can be regarded as more or less uniform. This interference thus results in a direct current component of the output signal of the light sensor 7, which is eliminated by the high-pass filter 14. The dimensioning of this high-pass filter is therefore more problem-free the higher the modulation frequency of the signal diodes 6. As an alternative to a passive high-pass filter, an active filter stage, for example implemented by Sample & Hold "circuits possible if it were necessary to take into account very short-term changes in a relatively radiation-intensive scattered light.

    Die vorstehend beschriebene Überwachungseinrichtung für mit Leuchtdioden bestückte Signalgeber ermöglicht es nun, kontinuierlich oder auch in kürzeren Zeitabständen die Signalgeber 1 auf ihre einwandfreie Funktion hin zu überprüfen. Überprüft werden die beiden möglichen Sollzustände eines Signalgebers 1, in denen er aktiviert bzw. deaktiviert sein soll.The monitoring device described above for with Light emitting diodes equipped with signal transmitters now enable continuous or the signal transmitters at shorter intervals 1 to check that they are working properly. Checked are the two possible target states of a signal generator 1 in which it should be activated or deactivated.

    In Figur 6 ist nun in Form eines Impulsdiagrammes der Fall dargestellt, in dem der Signalgeber 1 abgeschaltet sein soll (Sollzustand Aus"). Der Istzustand wird nun anhand des Lichtsensorsignales s7 festgestellt. In Figur 6 ist gezeigt, daß das Lichtsensorsignal s7 in dem dargestellten Beispiel mit einer durch seine Betriebsparameter bestimmten, geringen Verzögerung dem Verlauf des Teststeuersignales s9 unmittelbar folgt. Um auch in diesem Fall den erwähnten Störeinfluß durch eingestrahltes Restlicht gut beherrschen zu können, soll die Frequenz des Teststeuersignales s9 wenigstens einige Hz betragen. Wenn nun, wie in Figur 6 dargestellt, das Lichtsensorsignal s7 mit einer vorgegebenen Amplitude das Teststeuersignal s9 unmittelbar widerspiegelt, ist das Ergebnis wie folgt zu bewerten. Einerseits stimmt der Istzustand des Signalgebers 1 mit dem aktuellen Sollzustand überein und andererseits ist auch festgestellt, daß der Lichtsensor 7 einwandfrei funktioniert. Der Betriebszustand des überwachten Signalgebers 1 ist somit fehlerfrei.In FIG. 6, the case is shown in the form of a pulse diagram in which the signal generator 1 is to be switched off (target state The actual state is now determined on the basis of the light sensor signal s7. FIG. 6 shows that the light sensor signal s7 in the example shown follows the course of the test control signal s9 directly with a slight delay determined by its operating parameters. This also applies in this case The frequency of the test control signal s9 should be at least a few Hz in order to be able to master the above-mentioned interference by radiated residual light well. If, as shown in Figure 6, the light sensor signal s7 directly reflects the test control signal s9 with a predetermined amplitude, the result is as follows On the one hand, the actual state of the signal generator 1 agrees with the current target state and on the other hand it is also established that the light sensor 7 is functioning properly. The operating state of the monitored signal generator 1 is thus error-free.

    In Figur 7 ist dazu das Gegenteil dargestellt. Wieder ist der Sollzustand des Signalgebers 1 Aus". Wiederum wird in diesem bestimmungsgemäß ausgeschalteten Zustand des Signalgebers 1 bzw. seiner Signaldioden 6 das Teststeuersignal s9 generiert und damit die Testdiode 9 impulsförmig aktiviert. In diesem Fall ist aber das Lichtsensorsignal s7 durch eine Impulsfolge gekennzeichnet, die kurzzeitige, mit doppelter Netzfrequenz aufeinanderfolgende Einbrüche zeigt. Diese Impulsform des Lichtsensorsignales s7 spiegelt damit eindeutig wider, daß die Signaldioden 6 im überwachten Zeitraum der gleichgerichteten Netzspannung u= dennoch leuchten, obwohl der Signalgeber 1 ausgeschaltet sein soll. Soll- und Istzustand des überwachten Signalgebers 1 stimmen somit nicht überein, d.h. der Signalgeber 1 arbeitet fehlerhaft.The opposite is shown in FIG. 7. Again, the target state of the signal generator is 1 Again, when the signal generator 1 or its signal diodes 6 are switched off as intended, the test control signal s9 is generated and thus the test diode 9 is activated in a pulse-like manner. In this case, however, the light sensor signal s7 is characterized by a pulse sequence which is brief, successive at twice the mains frequency This pulse shape of the light sensor signal s7 thus clearly reflects that the signal diodes 6 nevertheless light up in the monitored period of the rectified mains voltage u =, even though the signal generator 1 is to be switched off, so the target and actual status of the monitored signal generator 1 do not match, ie the signal generator 1 is working incorrectly.

    In Figur 8 ist nun in bezug auf den anderen Sollzustand Ein" des überwachten Signalgebers 1 der Normalfall dargestellt, in dem Soll- und Istzustand übereinstimmen. Die Testdiode 9 ist deaktiviert, weil das entsprechende Teststeuersignal s9 rückgesetzt ist. Dabei wird das bereits in Figur 7 dargestellte Lichtsteuersignal mit der charakteristischen Impulsform erzeugt. In diesem Falle zeigt der Test, daß die Signaldioden 6 bestimmungsgemäß mit dem vorgegebenen Sollzustand übereinstimmend arbeiten. Durch einen Vergleich der Amplitude des Lichtsensorsignales s7 mit einer vorgegeben Sollamplitude ist zudem feststellbar, ob eine Leuchtminderung des überwachten Signalgebers 1 eingetreten ist.In Figure 8 is now in relation to the other target state One of the monitored signal transmitters 1 represents the normal case in which the target and actual states match. The test diode 9 is deactivated because the corresponding test control signal s9 is reset. The light control signal already shown in FIG. 7 is generated with the characteristic pulse shape. In this case the test shows that the signal diodes 6 are working in accordance with the intended target state by comparing the amplitude of the light sensor signal s7 with a predetermined target amplitude, it is also possible to determine whether the monitored signal transmitter 1 has diminished in light.

    In Figur 9 ist schließlich der Fall illustriert, in dem der überwachte Signalgeber 1 bei einem Sollzustand Ein" nicht eingeschaltet ist. In diesem Falle treten dann wieder die bereits anhand von Figur 6 beschriebenen Impulsformen für das Teststeuersignal s9 und das Lichtsensorsignal s7 auf. Das bedeutet, der überwachte Signalgeber ist ausgeschaltet. Soll- und Istzustand stimmen nicht überein. Der überwachte Signalgeber 1 arbeitet also fehlerhaft.Finally, FIG. 9 illustrates the case in which the monitored signal generator 1 is in a target state A "is not switched on. In this case, the pulse forms for the test control signal s9 and the light sensor signal s7 already described with reference to FIG. 6 then occur again. This means that the monitored signal transmitter is switched off. The target and actual state do not match. The monitored signal transmitter 1 works incorrectly.

    Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele für eine Überwachungseinrichtung eines mit Leuchtdioden bestückten Signalgebers einer Lichtsignalanlage haben dargelegt, daß sich mit derartigen Lichtsignalanlagen ohne weiteres geltende Sicherheitsvorschriften erfüllen lassen. Die Beispiele haben weiterhin gezeigt, daß es dabei zweckmäßig ist, die besonderen Eigenschaften des in diesem Fall eingesetzten Leuchtmittels zu berücksichtigen und auch mit Vorteil auszunutzen. Konventionell bei mit Glühlampen bestückten Signalgebern eingesetzte Überwachungsfunktionen werden nicht einfach übernommen. Dies schließt mögliche Fehlerquellen aus. Andererseits arbeitet die hier vorliegende Überwachungseinrichtung in ihren möglichen Ausgestaltungen insofern unabhängig von einer üblichen Gerätesteuerung, als diese durchaus konventionell aufgebaut sein kann und für eine Steuerung von Lichtsignalgebern mit Leuchtdioden in ihrem grundsätzlichen Aufbau nicht angepaßt werden muß. Für den Betreiber von Lichtsignalanlagen bedeutet dies, daß er ohne großen Sanierungsaufwand in bestehenden Lichtsignalanlagen konventionell mit Glühlampen bestückte Signalgeber durch solche auszutauschen, die nun mit energiesparenden Leuchtdioden bestückt sind.The above-described embodiments for a Monitoring device of a signal transmitter equipped with light-emitting diodes a traffic light system have shown that With such light signal systems, applicable safety regulations without further ado let fulfill. The examples have further shown that it is expedient, the special Properties of the illuminant used in this case to be taken into account and also used to advantage. Conventionally used with auto switches equipped with incandescent lamps Monitoring functions are not simply taken over. This excludes possible sources of error. On the other hand the present monitoring device works in its possible configurations to that extent independent of one usual device control, as this is quite conventional can be constructed and for control of light signal transmitters with LEDs in their basic structure not must be adjusted. For the operator of traffic signal systems this means that he can easily renovate existing ones Light signal systems conventionally equipped with light bulbs Signalers to be replaced by those that are now using energy-saving LEDs are equipped.

    Claims (13)

    Lichtsignalanlage mit mindestens einem Signalgeber (1), dessen Lichtquelle durch in Form einer Matrix angeordnete Leuchtdioden (6) gebildet ist und mit einer Überwachungseinrichtung (2, 7, 9) zum Überprüfen der Leuchtdioden auf deren fehlerfreien Betriebszustand, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung einen im Strahlengang der Leuchtdioden (6) angeordneten Lichtsensor (7) sowie eine mit diesem verbundene Auswerteeinrichtung (3) zum Vergleichen eines durch den Lichtsensor erzeugten Lichtsensorsignales (s7) mit einem vorgegebenen Sollwert aufweist, der einem normalen Betriebszustand der Leuchtdioden entspricht.Light signal system with at least one signal transmitter (1), the light source of which is formed by light-emitting diodes (6) arranged in the form of a matrix, and with a monitoring device (2, 7, 9) for checking the light-emitting diodes for their fault-free operating state, characterized in that the monitoring device detects a Light sensor (7) arranged in the beam path of the light-emitting diodes (6) as well as an evaluation device (3) connected thereto for comparing a light sensor signal (s7) generated by the light sensor with a predetermined target value which corresponds to a normal operating state of the light-emitting diodes. Lichtsignalanlage nach Anspruch 1, wobei der Signalgeber (1) als transparente Abdeckung eine Streuscheibe (5) besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsensor (7) in der Ebene der Leuchtdioden (6)angeordnet und wie diese auf die Streuscheibe ausgerichtet ist, wobei der Lichtsensor eine an der Streuscheibe reflektierte Teilstrahlung der Leuchtdioden empfängt.Light signal system according to claim 1, wherein the signal transmitter (1) has a diffusing screen (5) as a transparent cover, characterized in that the light sensor (7) is arranged in the plane of the light-emitting diodes (6) and is aligned with the diffusing screen, the Light sensor receives a partial radiation of the light-emitting diodes reflected on the lens. Lichtsignalanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem Signalgeber (1) angeordneten Matrix der Leuchtdioden (6) eine Signalgebersteuerung (2) unmittelbar zugeordnet ist, der als impulsförmige Betriebsspannung(u=) für die Leuchtdioden Netzwechselspannung (u∼), gleichgerichtet über eine Gleichrichteranordnung (12), zugeführt ist.Light signal system according to one of claims 1 or 2, characterized in that a signal transmitter control (2) is directly assigned to the matrix of the light-emitting diodes (6) arranged in the signal transmitter (1), which acts as a pulsed operating voltage (u =) for the light-emitting diodes, mains AC voltage (u ∼), rectified via a rectifier arrangement (12). Lichtsignalanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Signalgebersteuerung (2) eine an den Ausgang des Lichtsensors (7) angeschlossene Vorverarbeitungseinheit (13, 14, 15) zum Aufbereiten von dessen Ausgangssignal vorgesehen ist, die als aufbereitetes Signal das Lichtsensorsignal (s7) an die Auswerteeinrichtung (3) abgibt. Light signal system according to Claim 3, characterized in that a pre-processing unit (13, 14, 15) connected to the output of the light sensor (7) for processing its output signal is provided in the signal transmitter control (2), which, as the processed signal, is the light sensor signal (s7) outputs to the evaluation device (3). Lichtsignalanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorverarbeitungseinheit (13, 14, 15) einen an den Ausgang des Lichtsensors (7) angeschlossenen Vorverstärker (13) aufweist, der mit einem Hochpaßfilter (14) verbunden ist, an das als Ausgangsstufe eine Signalformerstufe (15) angeschlossen ist.Light signal system according to Claim 4, characterized in that the preprocessing unit (13, 14, 15) has a preamplifier (13) connected to the output of the light sensor (7), which is connected to a high-pass filter (14) to which a signal shaping stage is used as the output stage (15) is connected. Lichtsignalanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ebene der Leuchtdioden (6) eine Testdiode (9) angeordnet ist, deren emittierte Strahlung außerhalb des sichtbaren Spektralbereiches liegt und daß die spektrale Empfindlichkeit des Lichtsensors (7) dabei derart ausgebildet ist, daß er den Spektralbereich der Testdiode ebenso erfaßt wie den der sichtbares Licht emittierenden Leuchtdioden.Light signal system according to one of Claims 1 to 5, characterized in that a test diode (9) is arranged in the plane of the light-emitting diodes (6), the emitted radiation of which lies outside the visible spectral range and that the spectral sensitivity of the light sensor (7) is designed in this way is that it captures the spectral range of the test diode as well as that of the visible light emitting diodes. Lichtsignalanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung ferner als Schalteinrichtung ausgebildet ist und mit der Signalgebersteuerung (2) über Signalleitungen verbunden ist, über die Steuersignale (s6, s9) zum zeitlich gestaffelten Aktivieren der Leuchtdioden (6) bzw. der Testdiode (9) an die Signalgebersteuerung übertragen werden.Light signaling system according to claim 6, characterized in that the evaluation device is also designed as a switching device and is connected to the signal transmitter control (2) via signal lines, via the control signals (s6, s9) for staggered activation of the light-emitting diodes (6) or the test diode ( 9) are transmitted to the signaling control. Lichtsignalanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung (3) Mittel zum Vergleichen der beiden Sollzustände (
    Figure 00150001
    aus"/"ein") des Signalgebers (2) mit seinem durch den entsprechenden Zustand des Lichtsensorsignales (s7) definierten Istzustand aufweist.
    Light signal system according to Claim 7, characterized in that the evaluation device (3) has means for comparing the two desired states (
    Figure 00150001
    from "/" on ") of the signal generator (2) with its actual state defined by the corresponding state of the light sensor signal (s7).
    Lichtsignalanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung (3) dabei Mittel zum Vergleichen der Amplitude des Lichtsensorsignales (s7) mit einem vorgegebenen, einem Nennwert der von den Leuchtdioden abgegebenen Strahlung entsprechenden Sollwert besitzt. Light signal system according to Claim 8 , characterized in that the evaluation device (3) has means for comparing the amplitude of the light sensor signal (s7) with a predetermined desired value corresponding to a nominal value of the radiation emitted by the light-emitting diodes. Lichtsignalanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung (3) mit einer an sich konventionellen Gerätesteuerung (4) für einen bzw. mehrere Signalgeber (1) verbunden ist, wobei in dieser Gerätesteuerung Signalprogramme für den bzw. die angeschlossenen Signalgeber (1) abgelegt sindLight signal system according to one of claims 1 to 9, characterized in that the evaluation device (3) is connected to a conventional device control (4) for one or more signal transmitters (1), in which device control signal programs for the connected one or more Signal generator (1) are stored Verfahren zum Überwachen einer Lichtsignalanlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Leuchtdioden (6) im aktiven Signalzustand eine aus der Netzwechselspannung (u∼) gebildete pulsförmige Betriebsspannung (u=) zugeführt wird und daß das Ausgangssignal des Lichtsensors (7)vorverstärkt sowie durch einen Hochpaß gefiltert zu einem pulsförmigen Lichtsensorsignal (s7) vorverarbeitet wird, das im aktiven Signalzustand der Leuchtdioden entsprechend der Pulsfrequenz der pulsförmigen Betriebsspannung (u=) moduliert ist.Method for monitoring a light signal system according to claim 1, characterized in that a pulsed operating voltage (u =) formed from the mains alternating voltage (u∼) is supplied to the light-emitting diodes (6) in the active signal state and that the output signal of the light sensor (7) is preamplified and by a high-pass filter is preprocessed to a pulse-shaped light sensor signal (s7) which is modulated in the active signal state of the light-emitting diodes in accordance with the pulse frequency of the pulse-shaped operating voltage (u =). Verfahren zum Überwachen einer Lichtsignalanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die pulsförmige Betriebsspannung (u=) durch Gleichrichten der Netzwechselspannung (u∼) gebildet wird und daß bei aktivierten Leuchtdioden (6) die Frequenz des pulsförmigen Lichtsensorsignals (s7) entsprechend der Frequenz der Netzwechselspannung (u∼) moduliert ist.A method for monitoring a light signal system according to claim 11, characterized in that the pulsed operating voltage (u =) is formed by rectifying the AC mains voltage (u∼) and that when the light emitting diodes (6) are activated, the frequency of the pulsed light sensor signal (s7) corresponds to the frequency of the Mains AC voltage (u∼) is modulated. Verfahren zum Überwachen einer Lichtsignalanlage nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtsensorsignal (s7) durch Vergleichen mit vorgegebenen Sollwerten in bezug auf seine Frequenz und seine Amplitude bewertet wird und daraus entsprechende Istzustände für den Schaltzustand der Leuchtdioden (6) bzw. für deren aktuell abgegebenen Lichtstrom abgeleitet werden, daß bei mangelnder Übereinstimmung von momentanem Soll- und Istzustand ein Fehlersignal erzeugt und an eine Gerätesteuerung (4) abgegeben wird, in der ein Signalprogramm für den bzw. die angeschlossenen Signalgeber (1) gespeichert ist, und daß diese daraufhin den bzw. die angeschlossenen Signalgeber (1) in einen definierten Fehlerzustand rücksetzt.Method for monitoring a light signal system according to one of claims 11 or 12, characterized in that the light sensor signal (s7) is evaluated by comparing it with predetermined nominal values with respect to its frequency and its amplitude and from this corresponding actual states for the switching state of the light-emitting diodes (6) or are derived for the currently emitted luminous flux, that if there is a mismatch between the current target and actual state, an error signal is generated and sent to a device control (4) in which a signal program for the connected signal generator (s) (1) is stored, and that this then resets the connected signal generator (s) (1) to a defined error state.
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