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Patent Searching and Data


Title:
LIGHT SIGNAL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/023479
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a light signal comprising a semiconductor light source and an optical system (6) for representing signal aspects, especially on rail-bound traffic routes. In order to obtain the advantageous properties of filament light signals, especially with respect to the beam spread in horizontal direction (H), the semiconductor light source is designed as a point light source, especially as an individual LED – light-emitting diode – or as an individual HLED – high current LED – (3) and the optical system (6) is an axially symmetric cylindrical lens and a rotationally symmetric convex lens, especially a Fresnel lens.

Inventors:
ECKL ROLF (DE)
BIRKHOLZ JOERG (DE)
FROST UWE (DE)
KOESTER KAY (DE)
MARINCIC ZELJKO (DE)
POEPPLOW NORBERT (DE)
Application Number:
PCT/EP2010/060881
Publication Date:
March 03, 2011
Filing Date:
July 27, 2010
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
ECKL ROLF (DE)
BIRKHOLZ JOERG (DE)
FROST UWE (DE)
KOESTER KAY (DE)
MARINCIC ZELJKO (DE)
POEPPLOW NORBERT (DE)
International Classes:
F21V5/04; B61L5/18; G02B3/06; F21Y101/02
Foreign References:
US20060002114A12006-01-05
CN101498422A2009-08-05
FR2714186A11995-06-23
DE4305585A11994-08-25
US20050024746A12005-02-03
EP1538059A12005-06-08
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Lichtsignal mit Halbleiter-Lichtquelle und Optiksystem zur Darstellung von Signalbegriffen, insbesondere bei schienenge- bundenen Verkehrswegen,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

die Halbleiter-Lichtquelle als Punktlichtquelle, insbesondere als einzelne LED - lichtemittierende Diode - oder als einzelne HLED - Hochstrom-LED - (3), ausgebildet ist und dass das Optiksystem (6) eine achssymmetrische Zylinderlinse und eine rotationssymmetrische Sammellinse, insbesondere Fresnel- linse aufweist.

2. Lichtsignal nach Anspruch 1,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

das Optiksystem (6) mit Zylinderlinse und Sammellinse als einteiliges Kunststoff-Spritzgussteil ausgebildet ist.

Description:
Beschreibung Lichtsignal Die Erfindung betrifft ein Lichtsignal mit Halbleiter-Lichtquelle und Optiksystem zur Darstellung von Signalbegriffen, insbesondere bei schienengebundenen Verkehrswegen.

Die nachstehenden Erläuterungen beziehen sich im Wesentlichen auf Leuchtzeichen oder Lichtsignale zur Darstellung von Signalbegriffen bei schienengebundenen Verkehrswegen, ohne dass der beanspruchte erfinderische Gegenstand auf diese Anwendung beschränkt sein soll. Bei dem in Figur 1 schematisch dargestellten Lichtsignal bekannter Bauart wird als Lichtquelle eine Glühfadenwendel 1 einer Glühlampe verwendet. Das Glühfadenlichtsignal besteht im Wesentlichen aus der Glühlampe und einem optischen System 2 mit Volllinse oder Stufenlinse sowie einem nicht darge- stellten Farbfilterglas zur Realisierung der üblichen Signalfarben .

Figur 2 veranschaulicht die der Lage der Glühfadenwendel 1 in horizontaler Richtung H und vertikaler Richtung V entspre- chenden Abstrahlprofile. Es ist ersichtlich, dass in Horizontalrichtung H eine Strahlaufweitung erfolgt. Dieses in Horizontalrichtung H verbreiterte Abstrahlprofil, das insbesondere im Fernbereich eine Verbesserung der Signalsichtbarkeit bewirkt, ergibt sich bei Glühlampen aufgrund der länglichen Geometrie der Glühfadenwendel 1 automatisch.

Moderne und aus vielerlei Gründen zu bevorzugende Halbleiter- Lichtquellen besitzen jedoch eine gänzlich andere Abstrahlcharakteristik als die Glühfadenwendel 1, so dass durch be- stimmte Gruppierung mehrerer Halbleiter-Lichtquellen, insbesondere LEDs - lichtemittierende Dioden -, eine Nachbildung der Glühfadenwendelgeometrie angestrebt wird. Neben dem verbreiterten horizontalen Abstrahlprofil muss die LED-Anordnung eine vollständige Ausleuchtung eines speziellen Optiksystems, homogene Abbildung bzw. die Homogenität des Leuchtflecks im Fernfeld sowie eine Mindestlichtstärke aufweisen. Diese Forderungen sind nur mit erheblichem Aufwand bezüglich der Treiberbaugruppen und der LED- und Linsenmatrizen erreichbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lichtsignal der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei dem die oben genannten Nachteile deutlich reduziert sind, wobei insbesondere eine Reduzierung der Komponenten anzustehen ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Halbleiter-Lichtquelle als Punktlichtquelle, insbesondere als einzelne LED oder als einzelne HLED - Hochstrom-LED -, ausgebildet ist und dass das Optiksystem eine achssymmetrische Zy- linderlinse und eine rotationssymmetrische Sammellinse, insbesondere Fresnellinse, aufweist.

Die horizontale Strahlaufweitung für das Licht der Punktlichtquelle wird dabei über die zylinderförmige oder zylin- derähnliche Stirnfläche der Zylinderlinse erreicht. Die Einstellung der Horizontalrichtung wird durch eine festgelegte Einbaulage zur Signalschirmausrichtung realisiert. Der Radius der Zylinderlinse beträgt ein Vielfaches der Linsenbrennweite, wodurch die flächenhafte Linsenausleuchtung, die kol- limierende Wirkung der rotationssymmetrischen Sammellinse und die Homogenität des Leuchtfleckes im Fernfeld praktisch nicht beeinträchtigt werden. Als Punktlichtquelle wird bevorzugt eine lichtstarke HLED mit lambertförmigem Abstrahlverhalten verwendet. Durch die Kombination Punktlicht- quelle/Zylinderlinse/Sammellinse ergibt sich eine deutliche Kostenreduzierung gegenüber der bekannten Kombination LED- Matrix/Linsenmatrix, durch die die Glühfadenwendel einer Glühlampe nachgebildet werden soll. Da die Strahlformung der Punktlichtquelle mittels des Optiksystems aus Zylinderlinse und Sammellinse dem Abstrahlverhalten des Glühlampensignals entspricht, können vorhandene Zusatzoptiken weiterhin verwendet werden. Die HLED als Einzelkomponente führt zu vereinfachtem Platinenlayout und Platzersparnis, so dass ein sepa- rates Lichtquellenmodul entbehrlich sein kann. Vorteilhaft ist darüber hinaus, dass unterschiedliche Punktlichtquellen mit einem einzigen Optiksystem kombiniert werden können, während LED-Matrix und Linsenmatrix genau aufeinander abgestimmt sein müssen. Die Anzahl optischer und elektrischer Komponen- ten ist gegenüber der Matrizenvariante erheblich reduziert. Die Treiberbaugruppe ist einfacher und letztlich ergibt sich ein verringerter logistischer Aufwand.

Gemäß Anspruch 2 ist vorgesehen, dass das Optiksystem mit Zy- linderlinse und Sammellinse als einteiliges Kunststoff- Spritzgussteil ausgebildet ist. Auf diese Weise ergibt sich eine weitere Vereinfachung mit erheblichem Kostenvorteil.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand figürlicher Darstellun- gen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein Glühfadenlichtsignal,

Figur 2 ein Horizontal- und Vertikal-Abstrahlprofil,

Figur 3 ein Lichtsignal beanspruchter Bauart und

Figur 4 ein Optiksystem für ein Lichtsignal nach Figur 3. Im Unterschied zu dem in Figur 1 veranschaulichten und oben beschriebenen Glühfadenlichtsignal wird bei dem erfindungsgemäßen Lichtsignal, das in Figur 3 dargestellt ist, eine einzige weiße HLED - Hochstrom-LED - 3 als Punktlichtquelle ver- wendet. Diese ist auf einer Platine 4 mit Kühlkörper 5 angeordnet. Zur Realisierung unterschiedlicher Signalfarben ist zwischen der HLED 3 und einem Optiksystem 6 eine Farbfilterfolienanordnung 7 vorgesehen. Das Optiksystem 6 ist dabei als einteilige Linsenkombination ausgebildet, welche in Figur 4 in Draufsicht und zwei Seitenansichten dargestellt ist. Vorzugsweise besteht das Optiksystem 6 aus Kunststoffspritzguss, wobei eine lichteintrittsseitige achssymmetrische Zylinderlinsenform 8 mit einem Zylinderradius R mit lichtaustritts- seitigen rotationssymmetrischen Fresnel-Strukturen 9 kombi- niert ist. Durch die Zylinderlinsenform 8 ergibt sich bei entsprechender Einbaulage im Signal auf einfache Weise die erforderliche Strahlaufweitung in horizontaler Richtung H gemäß Figur 2.