EP2628652A1 - LED light source for a dwarf signal - Google Patents

LED light source for a dwarf signal Download PDF

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EP2628652A1
EP2628652A1 EP12155370.5A EP12155370A EP2628652A1 EP 2628652 A1 EP2628652 A1 EP 2628652A1 EP 12155370 A EP12155370 A EP 12155370A EP 2628652 A1 EP2628652 A1 EP 2628652A1
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light
dwarf
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dwarf signal
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Siemens Schweiz AG
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Abstract

The arrangement has a lamp provided with an LED base (1) in a plexiglass pipe by LED sources (6). The light is emitted by a collimator lens (2) and passed to a front lens (19) of the lamp through a dull disk (10). A control logic (11) supplies electrical power around the LED sources, and is connected with an energy balance (18) for modeling power consumption of an incandescent lamp, where energy supplied to a load resistor (20) i.e. load resistor ring, is not required for the LED sources arranged outside of a dwarf signal.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine LED-Lichtquellen-Anordnung für ein Zwergsignal gemäss dem Patentanspruch 1.The present invention relates to an LED light source arrangement for a dwarf signal according to claim 1.

Zwergsignale (fr: signaux nains suisse) werden bei der Schweizerischen Bundesbahnen SBB und bei mehr als 30 Privatbahnen verwendet und dienen als Lichtsignal zur Sicherung von Fahrstrassen innerhalb eines Bahnhofes. Zwergsignale erfüllen damit sowohl Funktionen für den Rangier- als auch den Zugfahrbetrieb. In der Regel werden Zwergsignale immer links vom Gleis aufgestellt. Zwergsignale befinden sich direkt am Boden neben dem Gleis, nur in speziellen Einzelfällen werden sie zur besseren Sichtbarkeit erhöht angebracht. Ein Zwergsignal besitzt drei weisse Lampen bzw. drei Leuchten in einem L angeordnet, siehe dazu Figur 1. Es werden drei verschiedene Signalbegriffe angezeigt:

  • HALT 40,
  • FAHRT MIT VORSICHT 41 oder kurz VORSICHT 41,
  • FAHRT 42.
Auf der Rückseite eines Zwergsignals 50 werden die Begriffe VORSICHT 41 oder FAHRT 42 mit einem weissen Licht angezeigt; dazu wird die Lichtquelle für die obere Leuchte benutzt; das Licht wird dabei über einen Spiegel auf die Rückseite geleitet. Diese Rücksignalisierung als leuchtender schräger Balken bedeutet, dass eine Fahrstrasse auf FAHRT 42 oder auf VORSICHT 41 freigegeben ist und somit ein entgegenkommendes Fahrzeug zu erwarten ist. Die Rücksignalisierung erlaubt auch dass ein Lokführer das Zwergsignal 50 von hinten lesen kann, dies ist insbesondere im Rangierdienst von Bedeutung.Dwarf signals (for: signaux nains suisse) are used by the Swiss Federal Railways (SBB) and more than 30 private railways and serve as a beacon to secure traffic routes within a railway station. Dwarf signals thus fulfill both shunting and traction functions. As a rule, dwarf signals are always placed to the left of the track. Dwarf signals are located directly on the ground next to the track, only in special cases they are raised for better visibility. A dwarf signal has three white lamps or three lights arranged in an L, see FIG. 1 , Three different signal terms are displayed:
  • STOP 40,
  • RIDE WITH CAUTION 41 or briefly CAUTION 41,
  • TRAVEL 42.
On the back of a dwarf signal 50, the words CAUTION 41 or TRAVEL 42 are displayed with a white light; For this purpose, the light source is used for the upper light; The light is directed through a mirror on the back. This back signaling as a luminous oblique bar means that a road on TRAVEL 42 or on CAUTION 41 is released and thus an oncoming vehicle is to be expected. The return signaling also allows a train driver to read the dwarf signal 50 from behind, this is particularly important in shunting.

Für den Ersatz von Glühlampen durch LED's ist in der Schrift US 2004/0070519 A1 [1] eine Signalleuchte offenbart, bei der Glühlampen durch LED-Leuchtmittel ersetzbar sind. Dabei werden zu optischen Anpassung Fresnel Linsen eingesetzt. Die LED-Leuchtmittel beinhalten dabei bereits eine eigene Energieversorgung. Diese Lösung beinhaltet keine elektrische Nachbildung der Glühlampe.For the replacement of light bulbs by LED's is in writing US 2004/0070519 A1 [1] discloses a signal lamp in which bulbs are replaced by LED bulbs. In this case, Fresnel lenses are used for optical adjustment. The LED bulbs already include one own energy supply. This solution does not include an electrical replica of the bulb.

Bis heute ist es nicht gelungen, in einem Migrationsschritt die Glühlampen in einem Zwergsignal durch LED-Technik zu ersetzten. Heute sind nur Lösungen auf dem Markt, welche auf einem neuen Produkt (komplett neues Zwergsignal mit Gehäuse und anderer physikalischen Schnittstelle, d.h. Stromwerte angepasst) aufbauen. Um die Kompatibilität eines LED-Leuchtmittels zur Glühlampe herzustellen, müssen die elektrischen und mechanischen Parameter übereinstimmen. Für die Realisierung sind die Kenngrössen der Glühlampe (40V/20W) entscheidend. Die in den Zwergsignalen verwendeten Glühlampen haben sich über die vielen Jahre bewährt und die Lokomotivführer haben sich auf die resultierenden Wahrnehmungseigenschaften eingestellt. Aufgrund der installierten Basis, d.h. der Ansteuerungsprinzipien der Domino-Stellwerke von Integra AG und der elektronische Stellwerke muss die 40V/20W - Schnittstelle zu den Zwergsignalen beibehalten werden. In diesem Fall muss an der Stellwerksinnenanlage nichts verändert werden. Diese Beibehaltung muss auch das Problem der Wärmeabstrahlung lösen, da LED's eine sehr geringe Leistungsaufnahme aufweisen.To date, it has not been possible to replace the incandescent lamps in a dwarf signal by LED technology in a migration step. Today, only solutions are on the market that build on a new product (completely new dwarf signal with housing and other physical interface, i.e. current values adapted). In order to make the compatibility of an LED bulb with the incandescent lamp, the electrical and mechanical parameters must match. For the realization, the parameters of the incandescent lamp (40V / 20W) are decisive. The incandescent bulbs used in the dwarf signals have proven themselves over many years and locomotive drivers have adjusted to the resulting perception characteristics. Due to the installed base, i. In order to control the Domino interlocking systems of Integra AG and electronic interlockings, the 40V / 20W interface to the dwarf signals must be maintained. In this case, nothing has to be changed at the interlocking system. This maintenance must also solve the problem of heat radiation, since LEDs have a very low power consumption.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine LED-Lichtquellen-Anordnung für ein Zwergsignal anzugeben, die in bestehenden Zwergsignalen die Glühlampen-Anordnung ablöst, so dass die elektrische Ansteuerung wie auch die optische Wahrnehmung unverändert bleiben.The present invention is therefore an object of the invention to provide an LED light source arrangement for a dwarf signal, which replaces the incandescent lamp arrangement in existing dwarf signals, so that the electrical control as well as the optical perception remain unchanged.

Diese Aufgabe wird durch die im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Massnahmen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben.This object is achieved by the measures specified in the independent claim. Advantageous embodiments of the invention are specified in further claims.

Die Erfindung löst die vorgenanten Teilprobleme, nämlich

  • i) Lichtstromerzeugung,
  • ii) optische Ausbreitung,
  • iii) Phantomlicht,
  • iv) Kennliniennachbildung und
  • v) Wärmeabfuhr
wie folgt:The invention solves the vorgenanten sub-problems, namely
  • i) luminous flux generation,
  • ii) optical propagation,
  • iii) phantom light,
  • iv) characteristic simulation and
  • v) heat dissipation
as follows:

i)Lichtstromerzeugungi) light generation

LED-Quelle statt GlühlampeLED source instead of light bulb

ii) optische Ausbreitungii) optical propagation

Dazu wird eine in einem Plexiglasrohrbefindliche Kollimatorlinse eingesetzt und die homogene Lichtwirkung nach aussen wird durch eine mattierte Scheibe sichergestellt. Letztere dient als "Ersatz" einer matten bzw. "milchigen" Glühlampe.For this purpose, a Kollimatorlinse located in a plexiglass tube is used and the homogeneous light effect to the outside is ensured by a frosted disc. The latter serves as a "replacement" of a dull or "milky" light bulb.

iii) Phantomlichtiii) phantom light

Die verwendeten Komponenten LED-Quelle, Kollimatorlinse, Plexiglasrohr und mattierte Scheibe verhindern das Auftreten von Phantomlicht.The used components LED source, collimator lens, plexiglass tube and frosted disc prevent the appearance of phantom light.

iv) Kennliniennachbildungiv) Characteristic simulation

Die Steuerlogik ist zur Nachbildung des Energieverbrauchs (Kennlinie) einer Glühlampe mit einem Energiebalancer verbunden, der die nicht benötigte Energie einem Lastwiderstand zuführt.The control logic is connected to emulate the energy consumption (characteristic curve) of a light bulb with a Energiebalancer that supplies the unneeded energy to a load resistor.

v) Wärmeabfuhrv) heat dissipation

Die im Lastwiderstand "vernichtete" Energie muss thermisch abgeführt werden, da die Lebensdauer von LED-Quellen durch unnötige thermische Belastung massiv reduziert wird, muss der Lastwiderstand ausserhalb des Zwergsignals platziert werden.The energy "destroyed" in the load resistor must be dissipated thermally, since the life of LED sources is massively reduced by unnecessary thermal load, the load resistance must be placed outside the dwarf signal.

So können sich die folgenden Vorteile zusätzlich ergeben:This may result in the following additional benefits:

a) Durch eine mechanische Konstruktion von LED-Quelle, Plexiglasrohr und Kollimatorlinse kann dies steckerkompatibel kompakt realisiert werden und bei deren steckerkompatiblen Ausgestaltung braucht die Glühlampe nur durch diese Konstruktion ausgetauscht zu werden. Zusätzlich muss die mattierte Scheibe noch angebracht werden.a) By a mechanical construction of LED source, Plexiglas tube and collimator lens this can be realized plug-compatible compact and in their plug-compatible design, the bulb needs to be replaced only by this construction. In addition, the frosted glass must still be attached.

b) Die Unterbringung der elektrischen Komponenten auf einer Leiterplatte erlaubt eine einfache Installation im Zwergsignal.b) The placement of the electrical components on a circuit board allows easy installation in the dwarf signal.

c) Für Platzierung und Anschluss des ausserhalb des Zwergsignals (genau Zwergsignalgehäuse) benötigten Lastwiderstands sind Anpassungen hinsichtlich Verkabelung und Fixierung erforderlich. Dies stellt jedoch einen weit geringeren Aufwand dar, als eine neue Ansteuerung in einem Stellwerk vorzusehen.c) For placement and connection of the outside of the dwarf signal (exactly dwarf signal housing) required load resistance adjustments in terms of wiring and fixation are required. However, this represents a much lower cost than to provide a new control in a signal box.

Die vorgenannten drei Vorteile ermöglichen, sukzessive in einem Bahnhof die Zwergsignale nachzurüsten. Dies wäre bei einer sog. zentralen Lösung, also mit einer neuen Ansteuerung auf der Stellwerkseite nicht möglich. Sukzessives Nachrüsten heisst, dass bei Ausfall eines bestehenden Glühlampen-Zwergsignals die vorgenannten Komponenten quasi als Ersatzteile gehalten werden können.The aforementioned three advantages make it possible to retrofit the dwarf signals successively in a railway station. This would not be possible with a so-called central solution, that is, with a new control on the interlocking side. Successive retrofitting means that in the event of failure of an existing incandescent lamp dwarf signal, the abovementioned components can be virtually kept as spare parts.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to the drawing, for example. Showing:

Figur 1 Zwergsignal mit den drei Signalbegriffen; FIG. 1 Dwarf signal with the three signal terms;

Figur 2 erste Ausführungsform der Erfindung mit einer einzigen LED-Quelle, die ebenfalls die Erzeugung des Rücklichts beinhaltet; FIG. 2 first embodiment of the invention with a single LED source, which also includes the generation of the tail light;

Figur 3 zweite Ausführungsform der Erfindung mit einer zweiter LED-Quelle zur Lichterzeugung für das Rücklicht des Zwergsignals; FIG. 3 second embodiment of the invention with a second LED source for generating light for the backlight of the dwarf signal;

Figur 4 Ausführungsform einer LED-Lichtquellen-Anordnung für ein Zwergsignal mit zwei alternativen Platzierungen eines externen Lastwiderstandes; FIG. 4 Embodiment of an LED light source arrangement for a dwarf signal with two alternative placements of an external load resistor;

Figur 5 Ausführungsform einer LED-Lichtquellen-Anordnung für ein Zwergsignal mit einem Widerstandsring für die Wärmeabgabe. FIG. 5 Embodiment of an LED light source arrangement for a dwarf signal with a resistance ring for heat dissipation.

Figur 2 zeigt eine erste Ausführungsform einer LED-Lichtquellen-Anordnung für ein Zwergsignal 50. Die detaillierte Darstellung der optischen Wege beinhaltet die Erzeugung des Lichts für die Rückleuchte 44 via den Innenspiegel 5 und den Spiegel 9. Diese Darstellung ist also für die obere Leuchte des Zwergsignals 50 vorgesehen, bei der eine Rückleuchte 44 mit einem schräg angeordneten leuchten Balken vorhanden ist. Dieser Balken ist bei den Signalbegriffen FAHRT 42 und VORSICHT 41 beleuchtet. Die Rückleuchte 44 ist in der Figur 2 lediglich symbolisch und nicht konstruktiv dargestellt. Die unteren beiden Leuchten 43 des Zwergsignals 50 benötigen die Rücklichterzeugung nicht, diese sind summarisch auf der rechten Seite mit dem Bezugszeichen 8 dargestellt. FIG. 2 shows a first embodiment of an LED light source arrangement for a dwarf signal 50. The detailed representation of the optical paths includes the generation of the light for the tail lamp 44 via the interior mirror 5 and the mirror 9. This representation is thus for the upper light of the dwarf signal 50 provided in which a tail lamp 44 is provided with an obliquely arranged light beam. This bar is illuminated by the signal terms TRAVEL 42 and CAUTION 41. The tail lamp 44 is in the FIG. 2 merely symbolic and not constructive. The lower two lights 43 of the dwarf signal 50 do not need the return light generation, these are summarily shown on the right side by the reference numeral 8.

Asphärische Linsen - hier Kollimatorlinse 2 genannte werden eingesetzt, um Abbildungsfehler auf ein Minimum zu reduzieren. Statt eines komplizierten Aufbaus mit mehreren Einzellinsen ist es häufig ausreichend eine Asphäre einzusetzen. Auf dem Markt werden Kollimatoren bzw. Kollimatorlinsen 2 aus zwei Materialien, namentlich aus Kunststoff und Glas, angeboten. Gemäss den räumlichen und geometrischen Bedingungen innerhalb eines Zwergsignals 50 werden Kollimatorlinsen 2 vorzugsweise mit einem Öffnungswinkel von 5° bis 15° eingesetzt. Der Öffnungswinkel ω eines optischen Systems ist derjenige Winkel, den ein Punkt auf der optischen Achse mit dem Durchmesser der Eintritts- bzw. Austrittspupille bildet. Von der LED-Quelle 6 ausgesandtes Licht wird mittels der Kollimatorlinse 2 gebündelt und tritt innerhalb des Plexiglasrohres 4 aus. Mit dem Durchtritt des Lichtes durch die mattierte Scheibe 10 ergibt sich eine homogenere optische Darstellung, also eine grossflächige Lichtverteilung auf der Frontleuchte 43. Dabei wird das Licht vorgängig durch eine Frontlinse 19 geführt.Aspherical lenses - here called collimator lens 2 are used to minimize aberrations. Instead of a complicated structure with several individual lenses, it is often sufficient to use an asphere. Collimators or collimator lenses 2 made of two materials, namely plastic and glass, are on the market. According to the spatial and geometric conditions within a dwarf signal 50, collimator lenses 2 are preferably used with an aperture angle of 5 ° to 15 °. The opening angle ω of an optical system is the angle formed by a point on the optical axis with the diameter of the entrance or exit pupil. Light emitted by the LED source 6 is collimated by means of the collimator lens 2 and exits inside the plexiglass tube 4. With the passage of the light through the frosted disc 10 results in a more homogeneous optical representation, ie a large-area light distribution on the front light 43. The light is previously passed through a front lens 19.

Im Innern des Plexiglasrohres 4 ist ein Innenspiegel 5 angebracht. An diesem Innenspiegel 5 wird von der Kollimatorlinse 2 austretendes Licht durch einer Linse 29 gespiegelt. Hinter dieser Linse 29 ist ein Spiegel 9 zur Rückführung des Lichts an die Rückleuchte 44 des Zwergsignals 50 angeordnet. Der vorgenannte Innenspiegel 5 kann als aufgedampfte Aluminium-Fläche «Al-Fläche» ausgebildet sein. Konstruktiv kann dieser Innenspiegel 5 in zwei Teile gegliedert sein, einerseits einen Teil bezüglich des Mantels des Plexiglasrohres 4 und andererseits für zusätzliche Lichtstrahlen für die Frontleuchte orthogonal zur Achse des Plexiglasrohres 4.In the interior of Plexiglas tube 4, an interior mirror 5 is attached. At this inner mirror 5 light emerging from the collimator lens 2 is reflected by a lens 29. Behind this lens 29, a mirror 9 for returning the light to the tail lamp 44 of the dwarf signal 50 is arranged. The aforementioned interior mirror 5 may be formed as vapor-deposited aluminum surface "Al surface". Constructively, this inner mirror 5 can be divided into two parts, on the one hand a part relative to the shell of Plexiglas tube 4 and on the other hand for additional light rays for the front light orthogonal to the axis of Plexiglas tube. 4

Die gewählte Konstruktion ohne reflektierende Elemente, insbesondere mit der mattierten Scheibe und der Kollimatorlinse 2 kann keine Grundlage für das Auftreten von sog. Phantomlicht bilden.The selected construction without reflective elements, in particular with the frosted disk and the collimator lens 2, can not form a basis for the occurrence of so-called phantom light.

Die optische Konstruktion für die unten befindlichen Frontenleuchten ist gleich aufgebaut, jedoch entfallen Komponenten für die Erzeugung des Lichtes für die Rückleuchte. Dies ist hinsichtlich des elektrischen Teils in der Figur 2 mit dem Bezugszeichen 8 dargestellt.The optical design for the lower front lights is the same structure, but eliminates components for the generation of the light for the tail light. This is in terms of the electrical part in the FIG. 2 represented by the reference numeral 8.

Die elektrische Ansteuerung der LED-Quelle 6 erfolgt ab einer Steuerlogik 11, die ihrerseits von der internen Spannungsaufbereitung 13 und über eine TRMS-Spannungsmessung 12 gespeist wird. Diese Steuerlogik 11 steuert auch einen Energiebalancer 18, der von der Sicherheitsschaltung 15 mit Energie versorgt wird. An diesen Energiebalancer 18 ist ein externer Lastwiderstand 20, üblicherweise ein 40W-Widerstand angeschlossen. Durch die Steuerlogik wird eine elektrische Gesamtlast von 40W geregelt, um gegenüber dem Stellwerk die Schnittstellen bzw. Lastspezifikation einzuhalten. Dies ist notwendig, weil die LED-Quelle 6 eine Leistungsaufnahme von rund 2 bis 3 Watt hat gegenüber 18 bis 20W für eine Glühlampe. Ebenso sind noch rund 2W für die Elektronik auf der Leiterplatte 26 (vgl. Figuren 4 und 5) einzurechnen. Die zu ersetzende Glühlampe hat jedoch eine Leistungsaufnahme von 20W, sodass rund 33-34W zu verbrauchen sind. Hier ist zu berücksichtigen, dass bei einem Zwergsignal 50 stets zwei Leuchten aktiv sind. Der Anschluss des Zwergsignals 50 kann über eine 4-Draht oder eine 6-Draht Schnittstelle erfolgen. Gemäss der Figur 2 ist eine 6-Drahtschnittstelle 32 vorgesehen. Die Komponenten EMV-Schutz 17 und Eingangsstufe 16 sind lediglich der Vollständigkeit halber dargestellt, diese haben keine Funktion hinsichtlich des vorgenannten Lastausgleiches.The electrical control of the LED source 6 is carried out from a control logic 11, which in turn is powered by the internal voltage conditioning 13 and a TRMS voltage measurement 12. This control logic 11 also controls a Energiebalancer 18, which is powered by the safety circuit 15 with energy. At this Energiebalancer 18, an external load resistor 20, usually a 40W resistor is connected. The control logic controls a total electrical load of 40W to maintain the interfaces or load specification with respect to the interlocking. This is necessary because the LED source 6 has a power consumption of around 2 to 3 watts compared to 18 to 20W for a light bulb. Likewise, about 2W for the electronics on the circuit board 26 (see. FIGS. 4 and 5 ). The bulb to be replaced, however, has a power consumption of 20W, so about 33-34W to consume. It should be noted that with a dwarf signal 50 always two lights are active. The dwarf signal 50 can be connected via a 4-wire or a 6-wire interface. According to the FIG. 2 a 6-wire interface 32 is provided. The components EMC protection 17 and input stage 16 are shown only for the sake of completeness, these have no function with respect to the aforementioned load balance.

Die Ausführungsform gemäss der Figur 3 unterscheidet sich hinsichtlich der Erzeugung des Rücklichts durch eine zweite Ausführungsform, bei der dieses Rücklicht von einer zusätzlichen zweiten LED-Quelle 7 erzeugt wird. Der weitere optische Weg bis zur Rückleuchte unterscheidet sich nicht von der Ausführungsform gemäss der Figur 2. Hingegen muss die Steuerlogik 11 den Energiebalancer 18 nun so steuern, dass die Summe der Lasten durch LED-Quelle 6 und LED-Quelle 7 und Lastwiderstand 20 wiederum 40W bzw. den festgelegten Leistungswert erreicht.The embodiment according to the FIG. 3 differs in terms of the generation of the tail light by a second embodiment, in which this tail light is generated by an additional second LED source 7. The further optical path to the tail light does not differ from the embodiment according to the FIG. 2 , On the other hand, the control logic 11 must now control the energy balancer 18 so that the sum of the loads through LED source 6 and LED source 7 and load resistor 20 again reaches 40W or the specified power value.

Beiden Ausführungsformen gemäss den Figuren 2 und 3 kann zur Erhöhung der Sicherheitslevels ein Lichtsensor 3 am Plexiglasrohr 4 platziert werden. Dieser stellt tatsächlich fest, ob die LED-Quelle 6 Licht aussendet. Der Lichtsensor 3 ist mit einer Lichtüberwachungseinheit 31 verbunden. Diese übermittelt den festgestellten LED-Zustand an die Sicherheitsschaltung 15. Hier ist bekannt, ob die betreffende Frontleuchte 43 aktiv oder passiv ist. Daraus kann nun ein Fehlerfall erkannt werden und abhängig von den (gesetzlichen oder normativen) Sicherheitsvorgaben entweder eine Rückmeldung an das Stellwerk und/oder das Zwergsignal 50 auf «dunkel» geschaltet werden. Auf «dunkel» geschaltete Signale haben den Signalbegriff HALT.Both embodiments according to the Figures 2 and 3 can be placed on the Plexiglas tube 4 to increase the security levels, a light sensor 3. It actually detects if the LED source 6 is emitting light. The light sensor 3 is connected to a light monitoring unit 31. This transmits the detected LED state to the safety circuit 15. Here is known whether the relevant front light 43 is active or passive. From this, a fault can now be detected and, depending on the (legal or normative) security specifications, either a feedback to the signal box and / or the dwarf signal 50 can be switched to "dark". Signals switched to "dark" have the signal term HALT.

Die LED-Quelle 6 ist vorzugsweise Teil eines LED-Sockels 1 einschliesslich des Plexiglasrohres 4. Besonders vorteilhaft ist es, den Sockel 1 steckerkompatibel zu einer Glühlampe auszubilden. Auf diese Weise ist die Montage der LED-Lichtquellenanordnung erheblich vereinfacht.The LED source 6 is preferably part of an LED socket 1 including the Plexiglas tube 4. It is particularly advantageous to form the socket 1 plug-compatible with a light bulb. In this way, the assembly of the LED light source arrangement is considerably simplified.

Die Wärmeabfuhr über den Lastwiderstand kann deshalb nicht im Innern des Zwergsignals 50 erfolgen, weil durch die Erwärmung die Lebensdauer der LED-Quellen 6 bzw. 7 sehr erheblich reduziert wird. Die deutlich längere Lebensdauer einer LED-Quelle ist ein ganz wesentlicher Vorteil gegenüber den Glühlampen. Aus diesem Grund muss die Wärmeabfuhr extern vorgenommen werden.The heat dissipation via the load resistor can therefore not be done inside the dwarf signal 50, because the heating of the life of the LED sources 6 and 7 is very considerably reduced. The significantly longer life of an LED source is a major advantage over incandescent lamps. For this reason, the heat removal must be done externally.

Die Figuren 4 und 5 zeigen den konstruktiven Aufbau in einer anderen Sicht gegenüber der funktionalen Darstellung gemäss den Figuren 2 und 3. Die in den Figuren 2 und 3 dargestellten elektrischen Komponenten sind mit Ausnahme des externen Lastwiderstandes 20, der LED-Quellen 6, 7 und 8 und mit Ausnahme des Lichtsensors 3 auf einer Leiterplatte 26 enthalten. Die Leiterplatte 26 ist mit einer Halterung 25 im Zwergsignal 50 befestigt. Der Anschluss an ein Stellwerk erfolgt über einen Klemmenbock 24, also die vorgenannte 4-Draht oder 6-Draht-Schnittstelle wird über diesen Klemmenblock 24 geführt.The FIGS. 4 and 5 show the constructive structure in a different view from the functional representation according to the Figures 2 and 3 , The in the Figures 2 and 3 are shown with the exception of the external load resistor 20, the LED sources 6, 7 and 8 and with the exception of the light sensor 3 on a circuit board 26 included. The printed circuit board 26 is fastened with a holder 25 in the dwarf signal 50. The connection to an interlocking via a terminal block 24, so the aforementioned 4-wire or 6-wire interface is routed through this terminal block 24.

In Figur 4 sind zwei alternative Platzierungen des Lastwiderstandes 20 gezeigt:

  • i) Platzierung eines Lastwiderstandes 22 am Fuss 33 des Zwergsignals 50;
  • ii) Platzierung eines Lastwiderstandes 23 im das Zwergsignal 50 umgebenden Schotter 28.
In FIG. 4 two alternative placements of the load resistor 20 are shown:
  • i) placing a load resistor 22 at the foot 33 of the dwarf signal 50;
  • ii) placing a load resistor 23 in the ballast 28 surrounding the dwarf signal 50.

Wie in Figur 5 gezeigt, ist der Lastwiderstand 20 als Lastwiderstandsring 21 um den Fuss 33 des Zwergsignals 50 ausgebildet.As in FIG. 5 shown, the load resistor 20 is formed as a load resistance ring 21 around the foot 33 of the dwarf signal 50.

Für die Nachbildung der Last sind noch andere Lösungen möglich, beispielsweise eine Rückspeisung via ein T-Koppelfeld. Diese (umweltfreundliche) Lösung hat den Nachteil, dass hiefür weitere Installationen erforderlich sind.For the simulation of the load other solutions are possible, for example, a feed back via a T-switching network. This (environmentally friendly) solution has the disadvantage that further installations are required for this.

Liste der Bezugszeichen, GlossarList of reference numbers, glossary

11
LED-SockelLED base
22
Kollimatorlinsecollimator lens
33
Lichtsensorlight sensor
44
Plexiglasrohrplexiglass tube
55
Innenspiegel, aufgedampfte Al-FlächeInterior mirror, vapor-deposited Al surface
66
erste LED-Quelle, erste LED für die obere Leuchte des Zwergsignalsfirst LED source, first LED for the upper lamp of the dwarf signal
77
zweite LED-Quelle, zweite LED für die die obere Leuchte des Zwergsignalssecond LED source, second LED for the upper lamp of the dwarf signal
88th
weitere LED-Quellen, weitere LED für die unteren zwei Leuchten des Zwergsignalsfurther LED sources, further LED for the lower two lights of the dwarf signal
99
Spiegel zur Rückführung des Lichts an die Rückleuchte des ZwergsignalsMirror for returning the light to the tail light of the dwarf signal
1010
mattierte Scheibefrosted glass
1111
Steuerlogikcontrol logic
1212
TRMS SpannungsmessungTRMS voltage measurement
1313
Interne SpannungsaufbereitungInternal voltage conditioning
1414
LichtstromüberwachungLuminous flux monitoring
1515
Sicherheitsschaltungsafety circuit
1616
Eingangsstufedoorstep
1717
EMV-SchutzEMC protection
1818
EnergiebalancerEnergiebalancer
1919
Frontlinse des ZwergsignalsFront lens of the dwarf signal
2020
Externer Lastwiderstand, z.B. 40WExternal load resistance, e.g. 40W
2121
Externer Lastwiderstand, z.B. 40W; als Lastwiderstandsring ausgebildetExternal load resistance, e.g. 40W; designed as a load resistance ring
2222
Externer Lastwiderstand, z.B. 40W; am Fuss des Zwergsignals angeordnetExternal load resistance, e.g. 40W; arranged at the foot of the dwarf signal
2323
Externer Lastwiderstand, z.B. 40W; im Schotter beim Zwergsignals angeordnetExternal load resistance, e.g. 40W; arranged in the gravel at the dwarf signal
2424
Klemmenblockterminal block
2525
Halterungbracket
2626
Leiterplatte mit elektronischen BauelementenPrinted circuit board with electronic components
2727
Sockel des ZwergsignalsSocket of the dwarf signal
2828
Schottergravel
2929
Linselens
3030
Überwachungsfunktion mit sicherheitsgerichteter AusfallreaktionMonitoring function with safety-related failure reaction
3131
LichtüberwachungseinheitLight monitoring unit
3232
6-Drahtschnittstelle zum Stellwerk6-wire interface to the interlocking
3333
Fuss des ZwergsignalsFoot of the dwarf signal
4040
Signalbegriff HALTSignal Term HALT
4141
Signalbegriff FAHRT MIT VORSICHT, Beginn oder Fortsetzung der Fahrt; unmittelbar nach dem Zwergsignal muss mit einem Hindernis gerechnet werdenSignal concept RIDE WITH CAUTION, beginning or continuation of the journey; Immediately after the dwarf signal must be expected with an obstacle
4242
Signalbegriff FAHRTSignal concept RIDE
4343
Leuchte, FrontleuchteLight, front light
4444
RückleuchteTaillight
5050
ZwergsignalZwergsignal
EMVEMC
Elektromagnetische VerträglichkeitElectromagnetic compatibility
LEDLED
light emitting diodelight emitting diode
TRMSTRMS
True Root Mean SquareTrue Root Mean Square
Liste der zitierten DokumenteList of cited documents

  1. [1] US 2004/0070519 A1
    «Compact light emitting diode retrofit lamp and method for traffic signal lights»
    Wu et al.    [1] US 2004/0070519 A1
    «Compact light emitting diode retrofit lamp and method for traffic signal lights»
    Wu et al.

Claims (8)

LED-Lichtquellen-Anordnung für ein Zwergsignal (50) zum Ersatz einer Glühlampen-Anordnung, wobei das Zwergsignal (50) an seiner Frontseite eine Leuchte (43) mit einer Frontlinse (19) aufweist;
dadurch gekennzeichnet, dass
die Leuchte (43) durch eine in einem Plexiglasrohr (4) befindliche LED-Quelle (6) mit einem LED-Sockel (1) mit Licht versehen wird, wobei von der LED-Quelle (6) ausgesendetes Licht durch eine Kollimatorlinse (2) und dann durch eine mattierte Scheibe (10) zur Frontlinse (19) der Leuchte (43) geleitet wird,
und dass
eine Steuerlogik (11) vorgesehen ist um die LED-Quelle (6) mit elektrischer Energie zu versorgen und dass die Steuerlogik (11) zur Nachbildung des Energieverbrauchs einer Glühlampe mit einem Energiebalancer (18) verbunden ist, der die für die LED-Quelle (6) nicht benötigte Energie einem ausserhalb des Zwergsignals (50) angeordneten Lastwiderstand (20) zuführt.An LED light source arrangement for a dwarf signal (50) for replacing a light bulb arrangement, the dwarf signal (50) having on its front side a luminaire (43) with a front lens (19);
characterized in that
the light (43) is provided with light by an LED source (6) located in a Plexiglas tube (4) with an LED base (1), light emitted by the LED source (6) passing through a collimator lens (2) and then passed through a frosted disk (10) to the front lens (19) of the luminaire (43),
and that
a control logic (11) is provided to supply the LED source (6) with electrical energy and that the control logic (11) for simulating the energy consumption of an incandescent lamp is connected to a Energiebalancer (18) corresponding to the for the LED source ( 6) supplies unneeded energy to a load resistor (20) arranged outside the dwarf signal (50). LED-Lichtquellen-Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
für die Überwachung von von der LED-Quelle (6) ausgesandtem Licht ein Lichtsensor (3) vorgesehen ist, der mit einer Lichtüberwachungseinheit (31) verbunden ist, die bei Ausbleiben von ausgesandtem Licht die mit einer Sicherheitsabschaltung (15) verbunden ist.LED light source arrangement according to claim 1,
characterized in that
for monitoring light emitted by the LED source (6) a light sensor (3) is provided, which is connected to a light monitoring unit (31) which is connected to a safety shutdown (15) in the absence of emitted light. LED-Lichtquellen-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
für eine an der Rückseite des Zwergsignals (50) angeordnete Rückleute (44) von der LED-Quelle (6) ausgesandtes Licht über einen am Plexiglasrohr (4) angebrachten Innenspiegel (5) durch eine Linse (29) über einen Spiegel (9) zur Rückleuchte (44) des Zwergsignals (50) geleitet wird.LED light source arrangement according to claim 1 or 2,
characterized in that
a light emitted from the LED source (6) by a reticle (5) mounted on the Plexiglas tube (4) through a lens (29) through a mirror (9) for a retouch (44) located at the rear of the dwarf signal (50) Rear light (44) of the dwarf signal (50) is passed. LED-Lichtquellen-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
für eine an der Rückseite des Zwergsignals (50) angeordnete Rückleute (44) von einer zweiten LED-Quelle (7) ausgesandtes Licht durch eine Linse (29) über einen Spiegel (9) zur Rückleuchte (44) des Zwergsignals (50) geleitet wird.LED light source arrangement according to claim 1 or 2,
characterized in that
for a light emitted from a second LED source (7), light emitted by a second LED source (7) at a rear of the dwarf signal (50) is passed through a lens (29) to the tail lamp (44) of the dwarf signal (50) via a mirror (9) , LED-Lichtquellen-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der externe Lastwiderstand (20) als Lastwiderstandsring (21) um den Fuss (33) des Zwergsignals (50) angelegt ist.LED light source arrangement according to one of claims 1 to 4,
characterized in that
the external load resistor (20) is applied as a load resistance ring (21) around the foot (33) of the dwarf signal (50). LED-Lichtquellen-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der externer Lastwiderstand (20, 22) am Fuss (33) des Zwergsignals 50) angebracht ist.LED light source arrangement according to one of claims 1 to 4,
characterized in that
the external load resistor (20, 22) is attached to the foot (33) of the dwarf signal 50). LED-Lichtquellen-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der externer Lastwiderstand (23) im das Zwergsignal (50) umgebenden Schotter (28) eingebettet ist.LED light source arrangement according to one of claims 1 to 4,
characterized in that
the external load resistor (23) is embedded in the ballast (28) surrounding the dwarf signal (50). LED-Lichtquellen-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
der LED-Sockel (1) steckerkompatibel im Zwergsignal (50) verbindbar ist.LED light source arrangement according to one of claims 1 to 7,
characterized in that
the LED socket (1) is plug-compatible in the dwarf signal (50) can be connected.
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