EP1337130A2

EP1337130A2 - Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: EP1337130A2
Application number: EP03003335A
Authority: EP
Inventors: Gabriel Garufo
Original assignee: Garufo GmbH
Current assignee: Garufo GmbH
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2003-02-13
Publication date: 2003-08-20
Also published as: DE10206649A1; EP1337130A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung für eine sich ändernde Information, wobei die Information durch Auswahl oder Kombination von einzelnen, auf einem Träger angeordneten Leuchtelementen dargestellt wird, wobei die Leuchtelemente durch Halbleiterbauelemente ausgebildet sind, insbesondere aus Leuchtdioden oder anderen integrierten Halbleiterschaltungen mit Komponenten zur Lichtemission, und die Halbleiterbauelemente in einer oder mehreren Schaltungsgruppen geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens einen oder mehreren Schaltungsgruppen der Halbleiterbauelemente eine Überwachungsschaltung zugeordnet ist, die eine Störung oder einen Ausfall eines Leuchtelementes detektiert und in Abhängigkeit des Zustandes der Leuchtelemente bzw. der einen oder mehreren Schaltungsgruppen ein elektronisches Überwachungssignal liefert. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, insbesondere zur Verwendung in einer Anlage zur Verkehrs-Regelung, -Steuerung, oder -Überwachung für Fahrzeuge, beispielsweise in einer Verkehrsampel.

Obzwar eine derartige Anzeigevorrichtung für eine höchstmögliche Lebensdauer ausgelegt und geprüft ist, unterliegt sie wie alle andere Leuchten gewissen Ausfällen, die zur Beeinträchtigung oder zur Abschaltung der Anzeigevorrichtung führen können. Gerade in den hier besonders relevanten Fällen, bei denen die Anzeigevorrichtung zur Abwendung von Schäden an Personen oder Fahrzeugen bzw. Gegenständen, also als Sicherheitssignal eingesetzt wird, muss eine der Anzeigevorrichtung zugeordnete Überwachungseinrichtung vorhanden sein, welche einen Gesamtausfall der Anzeigevorrichtung erkennen und entsprechende unverzügliche Maßnahmen aktivieren soll.

Namentlich bei einer gattungsgemäßen Anzeigevorrichtung mit mehreren auf einem Träger angeordneten Leuchtelementen, wobei die Leuchtelemente durch Halbleiterbauelemente und insbesondere durch Leuchtdioden ausgebildet sind, ist der konstruktive und schaltungstechnische Aufwand für eine solche Überwachungseinrichtung hoch. Bekanntlich hat ein aus Halbleiterbauelementen gegenüber solchen aus Glühlampen ausgebildeten Leuchtfeldern neben einer über die gesamte Fläche homogenere und damit auch aus weiter Entfernung deutlichere Erkennbarkeit vor allem den Vorteil, dass erst sehr viele defekte Leuchtdioden zu einem erkennbaren Informationsverlust führen. Durch eine geeignete Beschaltung der Leuchtdioden und Ausbildung der diese steuernden Schaltung kann selbst bei mehrerer Defekten der Leuchtdioden eine Abnahme der gesamten Lichtstärke verhindert.werden. Durch die dezentrale Anordnung der gruppenweise geschalteten Leuchtdioden-Reihen kann weiterhin vermieden werden, dass Teilflächen des Leuchtfeldes dunkel werden. Es kann beispielsweise jede einzelne Leuchtdioden-Reihe einzeln auf Ausfall überwacht werden, und bei Überschreiten eines bestimmten Grenzwertes, beispielsweise bei mehr als 20 % defekten Leuchtdioden die Anzeigevorrichtung über eine Abschaltautomatik vollständig abgeschalten werden.

Demgegenüber ist die Überwachung von Glühlampenanordnungen schaltungstechnisch wesentlich einfacher: Da es bei Glühlampen nur die beiden Betriebszustände intakt (Glühfaden in Ordnung) und defekt (Glühfaden ist durchgebrannt) gibt, jedoch keinerlei Zwischenzustände in der Charakteristik einer auf Glühlampen basierenden Anzeigevorrichtung gibt, sind deren Überwachungseinrichtungen schaltungstechnisch äußerst einfach und beschränken sich im Wesentlichen auf das Feststellen eines binären Ja-Nein-Zustandes. Die bei Verkehrsampeln mit Glühlampensignalen bislang verwendeten, konstruktiv und schaltungstechnisch äußerst einfach aufgebauten Überwachungseinrichtungen sind jedoch bei solchen Anzeigevorrichtungen, bei denen die Leuchtelemente durch Halbleiterbauelemente ausgebildet sind, nicht ohne weiteres verwendbar.

Leuchtsignale für den Straßenverkehr werden von Steuergeräten auf Komplettausfall überwacht. In der Regel geschieht dies durch redundante Stromüberwachung. Wenn Strom fließt, leuchtet das Signal, wenn kein Strom fließt, wird ein Komplettausfall detektiert. Dieser Komplettausfall wird über ein Steuergerät an eine Verkehrsleitzentrale weitergeleitet. Ein solcher Komplettausfall ist verkehrsgefährdend, deshalb wird auch die gesamte Ampelschaltung ausgeschaltet. Verkehrsstörungen und Polizeieinsatz sind die Folge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Anzeigevorrichtung der gattungsgemäßen Art, bei denen die Leuchtelemente als Halbleiterbauelemente ausgebildet sind, zur Verfügung zu stellen, welche in einer Anlage zur Verkehrsregelung, - steuerung oder -überwachung für Fahrzeuge, insbesondere eine Verkehrsampel verwendet werden kann, bei welcher Anzeigevorrichtung ein Komplettausfall mit den nach sich ziehenden Folgen von Verkehrsstörungen und Polizeieinsätzen gänzlich vermieden werden kann.

Die Lösung der Aufgabe gelingt mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der wenigstens einen oder mehreren Schaltungsgruppen der Halbleiterbauelemente eine Überwachungsschaltung zugeordnet ist, die eine Störung oder einen Ausfall eines Leuchtelementes detektiert und in Abhängigkeit des Zustandes der Leuchtelemente bzw. der einen oder mehreren Schaltungsgruppen ein elektronisches Überwachungssignal liefert.

Mit der Erfindung gelingt es, einen noch nicht erfolgten, aber sich bereits abzeichnenden oder beginnenden Ausfall von Leuchtelementen zu erfassen und weiterzumelden, um dadurch Verkehrsstörungen von vorneherein zu vermeiden, und einen präventiven Ersatz von betroffenen Leuchtelementen frühzeitig, d.h. bereits vor deren Totalausfall möglich zu machen, und hierzu frühzeitig auch organisatorisch und logistisch entsprechende Maßnahmen ergreifen zu können. Da Leuchtelemente auf der Basis von Halbleiterbauelementen nicht nur komplett ausfallen, sondern unter Umständen zunächst nur einzelne Leuchtelemente oder auch nur Teile oder Gesamtheiten von Leuchtelementketten oder -gruppen ausfallen können, ohne dass dadurch die Signalwirkung der Anzeigevorrichtung insgesamt bereits beeinträchtigt wäre, ermöglicht die Erfindung, präventive Maßnahmen zu ergreifen, um einen Komplettausfall zu verhindern. Der besondere Vorteil liegt hierbei darin, dass Ausfallankündigungen vorsorglich bereits dann erfasst werden können, wenn die Anzeigevorrichtung insgesamt noch signaltechnisch den Erfordernissen des Straßenverkehrs entspricht, d.h. ein beginnender, sich abzeichnender Ausfall oder Teilausfall oder Defekt auf die optische Signalabgabe noch keine messbare oder sichtbare Wirkung hat. Der Grad der Ausfallankündigung ist hierbei frei einstellbar, beispielsweise kann ein Überwachungssignal bei einem Teilausfall von 10 % bis 30 % der Anzeigegesamtleistung erfolgen. Solche Ausfallankündigungen werden von den Leuchtelementen selbst als Meldungen bzw. Überwachungssignale geliefert.

Diese Meldungen bzw. Überwachungssignale sind an sich nicht Bestandteil der Ampelsteuerung selbst und können separat an eine Datenstelle, beispielsweise eine im Ampelsteuerkasten integrierte, und von dort erst an eine zentrale Leitstelle übertragen werden, oder auch direkt von der Anzeigevorrichtung an eine zentrale Leitstelle übertragen werden. In der zentralen Leitstelle werden solche Meldungen gesammelt und ausgewertet, wodurch ein geplanter Ersatz von beginnenden bzw. sich abzeichnenden Defekten oder auch Störungen an den Leuchtelementen eingeleitet werden können.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist daher vorgesehen, dass der Überwachungsschaltung eine Übertragungsschaltung zugeordnet ist, die das Überwachungssignal oder ein hiervon abgeleitetes Signal an eine zentrale Leitstelle übermittelt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Merkmale, Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung anhand der Zeichnung. Es zeigt:

Fig. 1: ein schematisches Schaltbild einer Anzeigevorrichtung nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2B und 2B: schematische Vorder- und Schnittansichten der Anzeigevorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel;
Fig. 3: ein schematisches Schaltbild der Leuchtdiodenmatrix in einer Anzeigevorrichtung nach dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 4: eine schematische Darstellung von mehreren Anzeigevorrichtungen, die über einen Leitungsbus in Verbindung stehen mit einer zentralen Leitstelle, und
Fig. 5: eine schematische Darstellung von mehreren Anzeigevorrichtungen, die über Funk in Verbindung stehen mit einer zentralen Leitstelle.

Das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung 1 für eine sich ändernde Information, wobei die Information durch Auswahl oder Kombination von einzelnen, auf einem Träger T angeordneten Leuchtelementen L dargestellt wird, und die Leuchtelemente L durch Halbleiterbauelemente Dij ausgebildet sind, insbesondere aus Leuchtdioden oder anderen integrierten Halbleiterschaltungen mit Komponenten zur Lichtemission. Die Halbleiterbauelemente Dij sind in mehreren Schaltungsgruppen, im dargestellten Fall 24 solcher Gruppen, wobei nur sechs Gruppen näher dargestellt sind, geschaltet (vgl. Fig.3).

Der wenigstens einen oder mehreren Schaltungsgruppen der Halbleiterbauelemente Dij ist eine Überwachungsschaltung 2 zugeordnet, die eine Störung oder einen Ausfall eines oder auch mehreren Leuchtelementes L detektiert und in Abhängigkeit des Zustandes der Leuchtelemente L bzw. der einen oder mehreren Schaltungsgruppen Dij ein elektronisches Überwachungssignal Ü liefert. Der Überwachungsschaltung 2 ist eine Übertragungsschaltung 6 zugeordnet, die das Überwachungssignal Ü oder ein hiervon abgeleitetes Signal an eine zentrale Leitstelle 8 übermittelt.

Über Gleichstromquellen 9, 10 sind die Schaltungen 2 und 6 an eine Wechselspannungsversorgung angeschlossen, ein AC/DC-Wandler 7 versorgt die Überwachungsschaltung 2 mit Gleichspannung.

In Fig. 3 ist die Anordnung der Halbleiterelemente Dij näher dargestellt. Diese sind in mehreren Schaltungsgruppen geschaltet, wobei jede Schaltungsgruppe strommäßig einen Nebenzweig N1, N2, ..., N6 eines Hauptzweiges H mit Knoten K bildet. In jedem Nebenzweig Ni ist eine Vielzahl von Leuchtelementen, beispielsweise eine Anzahl von zehn Leuchtelementen Di1 bis Di10 in Reihe geschaltet (i bezeichnet die Nummer der Gruppe bzw. des Nebenzweiges, j die Nummer des Leuchtelementes in dem Nebenzweig). Die aus den Halbleiterbauelementen Dij bestehende Schaltung ist einer Konstantstromeinrichtung 3 dergestalt zugeordnet, dass die Summe der in den Nebenzweigen N1, N2, ... fließenden elektrischen Teilströme einen vorbestimmten konstanten Wert besitzt, und zwar unabhängig von den in den Nebenzweigen jeweils fließenden Teilstromwerten. Es sind weiterhin den Halbleiterbauelementen Dij zugeordnete Sicherüngselemente F1, F2, ... in jedem Nebenzweig N1, N2, ... der aus dem Halbleiterbauelementen Dij gebildeten Schaltung ausgebildet. Diese Sicherungselemente stellen im einfachsten Fall Schmelzsicherungen mit vorbestimmten Durchbruchsstromwerten dar, beispielsweise mit je 125 V/50 mA bei einer Anzahl von 24 unabhängigen Leuchtelement-Gruppen zu je 10 Leuchtdioden, wobei der Gesamtstrom im Hauptzweig (Betriebsstrom der Konstantstromquelle 3) typischerweise 0,5 A beträgt.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung erfolgt die Übertragung des Überwachungssignals Ü an die zentrale Leitstelle 8 drahtgebunden. Hierbei kann die Übertragung des Überwachungssignals mittels Modulation auf die zwischen der wenigstens einen oder mehreren Schaltungsgruppen und der zentralen Leitstelle vorhandenen Zuleitung erfolgen.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung erfolgt die Übertragung des Überwachungssignals Ü an die zentrale Leitstelle 8 drahtungebunden, insbesondere durch Funkübertragung, Infrarotübertragung oder dergleichen.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung sind die Übertragungsschaltungen 6 von mehreren Anzeigevorrichtungen 1 über ein Leitungsbussystem 11 mit der zentralen Leitstelle 8 verbunden, wobei die Übertragung des Überwachungssignals Ü vermittels des Leitungsbussystems 11 erfolgt.

Von Vorteil wird die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung in einer Anlage zur Verkehrs-Regelung, -Steuerung, oder - Überwachung der Straßenfahrzeuge, insbesondere in einer Verkehrsampel verwendet. Die Überwachungsschaltung liefert ausgangsseitig das Überwachungssignal Ü, welches wenigstens drei unterschiedliche elektrische Zustände besitzt, wobei der eine Zustand, Betriebs zustand, einem ordnungsgemäßen Betrieb der Anzeigevorrichtung und ein weiterer Zustand, Defektzustand, einem Defekt oder einer Störung der Anzeigevorrichtung, und ein weiterer Zustand, Ausfallzustand, einem Gesamtausfall der Anzeigevorrichtung entspricht. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass der Defektzustand einem beginnenden Ausfall oder einem Teilausfall der Anzeigevorrichtung 1 bzw. der Leuchtelemente L entspricht, wobei der Defektzustand im Hinblick auf die signaltechnischen Erfordernisse des Straßenverkehrs noch keiner Gesamtabschaltung der Anzeigevorrichtung, sondern einer Ausfallankündigung entspricht, wobei die Ausfallankündigung frei einstellbar ist, und insbesondere zwischen etwa 10 % bis 30 % Teilausfall der Anzeigevorrichtung entspricht.

Claims

Anzeigevorrichtung für eine sich ändernde Information, wobei die Information durch Auswahl oder Kombination von einzelnen, auf einem Träger (T) angeordneten Leuchtelementen (L) dargestellt wird, wobei die Leuchtelemente durch Halbleiterbauelemente (Dij) ausgebildet sind, insbesondere aus Leuchtdioden oder anderen integrierten Halbleiterschaltungen mit Komponenten zur Lichtemission, und die Halbleiterbauelemente in einer oder mehreren Schaltungsgruppen geschaltet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
der wenigstens einen oder mehreren Schaltungsgruppen der Halbleiterbauelemente eine Überwachungsschaltung (2) zugeordnet ist, die eine Störung oder einen Ausfall eines Leuchtelementes (L) detektiert und in Abhängigkeit des Zustandes der Leuchtelemente bzw. der einen oder mehreren Schaltungsgruppen ein elektronisches Überwachungssignal (Ü) liefert.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Überwachungsschaltung (2) eine Übertragungsschaltung (6) zugeordnet ist, die das Überwachungssignal (Ü) oder ein hiervon abgeleitetes Signal an eine zentrale Leitstelle (8) übermittelt.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung des Überwachungssignals an die zentrale Leitstelle drahtgebunden erfolgt.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 3, dass die Übertragung des Überwachungssignals mittels Modulation auf die zwischen der wenigstens einen oder mehreren Schaltungsgruppen und der zentralen Leitstelle vorhandenen Zuleitung erfolgt.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung des Überwachungssignals an die zentrale Leitstelle drahtungebunden erfolgt, insbesondere durch Funkübertragung, Infrarotübertragung oder dergleichen.
Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsschaltungen (6) von mehreren Anzeigevorrichtungen (1) über einen Leitungsbussystem (11) mit der zentralen Leitstelle (8) verbunden sind, und die Übertragung des Überwachungssignals vermittels des Leitungsbussystems (11) erfolgt.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie in einer Anlage zur Verkehrs-Regelung, - Steuerung, oder -Überwachung der Straßenfahrzeuge, insbesondere in einer Verkehrsampel verwendet wird.
Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsschaltung ausgangsseitig ein Überwachungssignal (Ü) liefert, welches wenigstens drei unterschiedliche elektrische Zustände besitzt, wobei der eine Zustand, Betriebszustand, einem ordnungsgemäßen Betrieb der Anzeigevorrichtung und ein weiterer Zustand, Defektzustand, einem Defekt oder einer Störung der Anzeigevorrichtung, und ein weiterer Zustand, Ausfallzustand, einem Gesamtausfall der Anzeigevorrichtung entspricht.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Defektzustand einem beginnenden Ausfall oder einem Teilausfall der Anzeigevorrichtung bzw. der Leuchtelemente entspricht, wobei der Defektzustand im Hinblick auf die signaltechnischen Erfordernisse des Straßenverkehrs noch keiner Gesamtabschaltung der Anzeigevorrichtung, sondern einer Ausfallankündigung entspricht, wobei die Ausfallankündigung frei einstellbar ist, insbesondere zwischen etwa 10 % bis 30 % Teilausfall der Anzeigvorrichtung entspricht.