EP2628652B1 - LED-Lichtquelle für ein Zwergsignal - Google Patents

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EP2628652B1
EP2628652B1 EP12155370.5A EP12155370A EP2628652B1 EP 2628652 B1 EP2628652 B1 EP 2628652B1 EP 12155370 A EP12155370 A EP 12155370A EP 2628652 B1 EP2628652 B1 EP 2628652B1
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EP
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led
light
dwarf
signal
dwarf signal
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Rolf Schmid
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Siemens Schweiz AG
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Siemens Schweiz AG
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Publication date
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    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F21V23/003—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being electronics drivers or controllers for operating the light source, e.g. for a LED array
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
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    • B61L5/18—Light signals; Mechanisms associated therewith, e.g. blinders
    • B61L5/1809—Daylight signals
    • B61L5/1845—Optical systems, lenses
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    • B61L5/1809—Daylight signals
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    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/04—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
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    • B61L2207/00—Features of light signals
    • B61L2207/02—Features of light signals using light-emitting diodes [LEDs]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21W—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2111/00—Use or application of lighting devices or systems for signalling, marking or indicating, not provided for in codes F21W2102/00 – F21W2107/00
    • F21W2111/02—Use or application of lighting devices or systems for signalling, marking or indicating, not provided for in codes F21W2102/00 – F21W2107/00 for roads, paths or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the present invention relates to an LED light source arrangement for a dwarf signal according to the patent claim 1 and the patent claim 2.
  • a dwarf signal 50 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.
  • 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.
  • an optical signaling device which contains at least one LED light source, supply electronics and an electrical load component.
  • This load component is therefore required in order to "display" the same current-voltage characteristic curve in relation to the existing safety technology in the interlocking.
  • the load component is thermally coupled to the housing of the signaling device.
  • 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 and visual perception remain unchanged and the LEDs are exposed to any additional thermal stress.
  • 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.
  • collimator lens 2 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 ⁇ 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 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.
  • an interior mirror 5 is attached in the interior of Plexiglas tube 4. 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
  • 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.
  • 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.
  • 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 Energybalancer 18, which is powered by the safety circuit 15 with energy.
  • 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 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.
  • 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 .
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • the load resistor 20 is formed as a load resistance ring 21 around the foot 33 of the dwarf signal 50.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine LED-Lichtquellen-Anordnung für ein Zwergsignal gemäss dem Patentanspruch 1 und dem Patentanspruch 2.
  • Zwergsignale (fr: signaux nains suisse) werden bei den 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.
  • 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.
  • 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 elektronischen 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.
  • Aus der Patentanmeldung AT 505 154 A4 2008-11-15 [2] ist eine optische Signaleinrichtung bekannt, die mindestens eine LED-Lichtquelle, eine Versorgungselektronik und ein elektrisches Lastbauteil enthält. Dieses Lastbauteil ist deshalb erforderlich, um gegenüber der bestehenden Sicherheitstechnik im Stellwerk die gleiche Strom-Spannungskennlinie "anzuzeigen". Für eine bessere Wärmeableitung ist das Lastbauteil mit dem Gehäuse der Signaleinrichtung thermisch gekoppelt.
  • 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 und die optische Wahrnehmung unverändert bleiben und die LED's keiner zusätzlichen thermischen Belastung ausgesetzt sind.
  • Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Massnahmen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben.
  • Die Erfindung löst die vorgenanten Teilprobleme, nämlich
    1. i) Lichtstromerzeugung,
    2. ii) optische Ausbreitung,
    3. iii) Phantomlicht,
    4. iv) Kennliniennachbildung und
    5. v) Wärmeabfuhr
    wie folgt:
    1. i)Lichtstromerzeugung
      LED-Quelle statt Glühlampe
    2. ii) optische Ausbreitung
      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.
    3. iii) Phantomlicht
      Die verwendeten Komponenten LED-Quelle, Kollimatorlinse, Plexiglasrohr und mattierte Scheibe verhindern das Auftreten von Phantomlicht.
    4. iv) Kennliniennachbildung
      Die Steuerlogik ist zur Nachbildung des Energieverbrauchs (Kennlinie) einer Glühlampe mit einem Energiebalancer verbunden, der die nicht benötigte Energie einem Lastwiderstand zuführt.
    5. v) Wärmeabfuhr
      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.
  • So können sich die folgenden Vorteile zusätzlich ergeben:
    1. 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.
    2. b) Die Unterbringung der elektrischen Komponenten auf einer Leiterplatte erlaubt eine einfache Installation im Zwergsignal.
    3. 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.
  • 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.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigen:
    • Figur 1 Zwergsignal mit den drei Signalbegriffen;
    • Figur 2 erste Ausführungsform der Erfindung mit einer einzigen LED-Quelle, die ebenfalls die Erzeugung des Rücklichts beinhaltet;
    • Figur 3 zweite Ausführungsform der Erfindung mit einer zweiter LED-Quelle zur Lichterzeugung für das Rücklicht des Zwergsignals;
    • Figur 4 Ausführungsform einer LED-Lichtquellen-Anordnung für ein Zwergsignal mit zwei alternativen Platzierungen eines externen Lastwiderstandes;
    • Figur 5 Ausführungsform einer LED-Lichtquellen-Anordnung für ein Zwergsignal mit einem Widerstandsring für die Wärmeabgabe.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • In Figur 4 sind zwei alternative Platzierungen des Lastwiderstandes 20 gezeigt:
    1. i) Platzierung eines Lastwiderstandes 22 am Fuss 33 des Zwergsignals 50;
    2. ii) Platzierung eines Lastwiderstandes 23 im das Zwergsignal 50 umgebenden Schotter 28.
  • Wie in Figur 5 gezeigt, ist der Lastwiderstand 20 als Lastwiderstandsring 21 um den Fuss 33 des Zwergsignals 50 ausgebildet.
  • 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.
    • Liste der Bezugszeichen, Glossar
    • 1
    LED-Sockel
    2
    Kollimatorlinse
    3
    Lichtsensor
    4
    Plexiglasrohr
    5
    Innenspiegel, aufgedampfte Al-Fläche
    6
    erste LED-Quelle, erste LED für die obere Leuchte des Zwergsignals
    7
    zweite LED-Quelle, zweite LED für die die obere Leuchte des Zwergsignals
    8
    weitere LED-Quellen, weitere LED für die unteren zwei Leuchten des Zwergsignals
    9
    Spiegel zur Rückführung des Lichts an die Rückleuchte des Zwergsignals
    10
    mattierte Scheibe
    11
    Steuerlogik
    12
    TRMS Spannungsmessung
    13
    Interne Spannungsaufbereitung
    14
    Lichtstromüberwachung
    15
    Sicherheitsschaltung
    16
    Eingangsstufe
    17
    EMV-Schutz
    18
    Energiebalancer
    19
    Frontlinse des Zwergsignals
    20
    Externer Lastwiderstand, z.B. 40W
    21
    Externer Lastwiderstand, z.B. 40W; als Lastwiderstandsring ausgebildet
    22
    Externer Lastwiderstand, z.B. 40W; am Fuss des Zwergsignals angeordnet
    23
    Externer Lastwiderstand, z.B. 40W; im Schotter beim Zwergsignals angeordnet
    24
    Klemmenblock
    25
    Halterung
    26
    Leiterplatte mit elektronischen Bauelementen
    27
    Sockel des Zwergsignals
    28
    Schotter
    29
    Linse
    30
    Überwachungsfunktion mit sicherheitsgerichteter Ausfallreaktion
    31
    Lichtüberwachungseinheit
    32
    6-Drahtschnittstelle zum Stellwerk
    33
    Fuss des Zwergsignals
    40
    Signalbegriff HALT
    41
    Signalbegriff FAHRT MIT VORSICHT, Beginn oder Fortsetzung der Fahrt; unmittelbar nach dem Zwergsignal muss mit einem Hindernis gerechnet werden
    42
    Signalbegriff FAHRT
    43
    Leuchte, Frontleuchte
    44
    Rückleuchte
    50
    Zwergsignal
    EMV
    Elektromagnetische Verträglichkeit
    LED
    light emitting diode
    TRMS
    True Root Mean Square
    Liste der zitierten Dokumente
    1. [1] US 2004/0070519 A1
      «Compact light emitting diode retrofit lamp and method for traffic signal lights»
      Wu et al.
    2. [2] AT 505 154 A4 2008-11-15
      «Optische Signaleinrichtung»
      SWARCO FUTURIT
      Verkehrssignalsysteme Ges.m.b.H
      AT - 7343 Neutal

Claims (7)

  1. 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; die Leuchte (43) durch eine in einem Plexiglasrohr (4) befindliche LED-Quelle (6) mit einem LED-Sockel (1) mit Licht versehen wird und 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,
    - eine Steuerlogik (11) vorgesehen ist um die LED-Quelle (6) mit elektrischer Energie zu versorgen,
    dadurch gekennzeichnet, 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,
    und dass
    für eine an der Rückseite des Zwergsignals (50) angeordnete Rückleuchte (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.
  2. 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; die Leuchte (43) durch eine in einem Plexiglasrohr (4) befindliche LED-Quelle (6) mit einem LED-Sockel (1) mit Licht versehen wird und 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,
    - eine Steuerlogik (11) vorgesehen ist um die LED-Quelle (6) mit elektrischer Energie zu versorgen,
    dadurch gekennzeichnet, 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,
    und dass
    für eine an der Rückseite des Zwergsignals (50) angeordnete Rückleuchte (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.
  3. LED-Lichtquellen-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,
    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.
  4. LED-Lichtquellen-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der externe Lastwiderstand (20) als Lastwiderstandsring (21) um den Fuss (33) des Zwergsignals (50) angelegt ist.
  5. LED-Lichtquellen-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der externer Lastwiderstand (20, 22) am Fuss (33) des Zwergsignals 50) angebracht ist.
  6. LED-Lichtquellen-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der externer Lastwiderstand (23) im das Zwergsignal (50) umgebenden Schotter (28) eingebettet ist.
  7. LED-Lichtquellen-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der LED-Sockel (1) steckerkompatibel im Zwergsignal (50) verbindbar ist.
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