DE102014205458A1

DE102014205458A1 - Signaling device for emitting a light signal

Info

Publication number: DE102014205458A1
Application number: DE102014205458.3A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Fischer
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2014-03-24
Filing date: 2014-03-24
Publication date: 2015-09-24
Also published as: EP2924344A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Signalgeber (1) zur Abgabe eines Lichtsignals für den Straßen- oder Schienenverkehr. Er umfasst ein topfförmiges Innengehäuse (2) mit einer Frontöffnung (3), in welchem eine Lichtquelle mit wenigstens einer Leuchtdiode (8) und eine Treiberbaugruppe (9) zur Energieversorgung der Lichtquelle angeordnet sind. Die Frontöffnung (3) ist durch einen Optikaufsatz (4) zur Beeinflussung des von der Lichtquelle emittierten Lichtes verschlossen. Er weist eine innen liegende Fresnellinse (5) und eine außen liegende Streuscheibe (6) auf. Erfindungsgemäß ist die Fresnellinse (5) aus einem Licht streuenden Kunststoff gefertigt ist. Hierdurch wird ein Signalgeber (1) bereitgestellt, der bei einem einfachen und kostengünstigen Aufbau auch weiße Lichtsignale mit homogener Lichtverteilung abgeben kann.The invention relates to a signal generator (1) for emitting a light signal for road or rail traffic. It comprises a pot-shaped inner housing (2) with a front opening (3), in which a light source with at least one light emitting diode (8) and a driver assembly (9) are arranged for supplying power to the light source. The front opening (3) is closed by an optical attachment (4) for influencing the light emitted by the light source. It has an inner Fresnel lens (5) and an outer diffuser (6). According to the invention, the Fresnel lens (5) is made of a light-scattering plastic. In this way, a signal generator (1) is provided, which can deliver white light signals with homogeneous light distribution in a simple and inexpensive construction.

Description

Die Erfindung betrifft einen Signalgeber zur Abgabe eines Lichtsignals für den Straßen- oder Schienenverkehr nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. The invention relates to a signal generator for emitting a light signal for road or rail traffic according to the preamble of claim 1.

Zur Verkehrssteuerung an Verkehrswegen ist der Einsatz von Lichtsignalanlagen bekannt, die Signalgeber zur Abgabe von Lichtsignalen aufweisen. Neben der Steuerung des Schienenverkehrs dienen Lichtsignalanlagen vor allem zur Steuerung des Straßenverkehrs an innerstädtischen Knotenpunkten. Hier werden Signalgeber in bis zu drei vertikal aneinandergereihten Feldern angeordnet und auf die herannahenden Verkehrsteilnehmer ausgerichtet an Masten aufgehängt. Solche ein- oder mehrfeldige Signalgeber werden gemäß einem in einem Steuergerät ablaufenden Signalplan angeschaltet und geben zur Freigabe oder Sperrung an Verkehrsteilnehmer rote, gelbe, grüne oder weiße Lichtsignale mit oder ohne Symbol an die Verkehrsteilnehmer ab. For traffic control on traffic routes, the use of traffic signal systems is known which have signal transmitters for emitting light signals. In addition to the control of rail traffic, traffic light systems primarily serve to control road traffic at inner-city hubs. Here signalers are arranged in up to three vertically juxtaposed fields and hung on the approaching road users aligned on poles. Such single- or multi-field signalers are turned on in accordance with a running in a control unit signal plan and give to release or blocking to road users from red, yellow, green or white light signals with or without a symbol to the road users.

Ein aus der Gebrauchsmusterschrift DE 20 2006 014 987 U1 bekannter Signalgeber umfasst ein topfförmiges Innengehäuse aus Kunststoff mit einer Frontöffnung. In dem Innengehäuse sind eine Lichtquelle mit wenigstens einer Leuchtdiode und eine Treiberbaugruppe zur Energieversorgung der Lichtquelle angeordnet. Die Frontöffnung wird durch einen Optikaufsatz zur Beeinflussung des von der Lichtquelle emittierten Lichtes verschlossen. Der Optikaufsatz weist eine innen liegende Fresnellinse und eine außen liegende Streuscheibe auf. Die Fresnellinse weist in einem optisch aktiven Bereich eine Reihe ringförmiger Stufen auf, bei deren Durchtritt von der punktförmigen Lichtquelle emittiertes Licht gebündelt wird. Die im optischen Pfad nachgeschaltete Streuscheibe weist ein Waben-, Spinnweb- oder Prismenmuster auf, welches für eine gleichmäßige Lichtverteilung auf der Streuscheibe sorgt. Im Zwischenraum zwischen Fresnellinse und Streuscheibe können Symbolmasken angeordnet sein, wenn das vom Signalgeber dargestellte Signalbild ein Symbol enthält, etwa einen Richtungspfeil oder eine Figur, wie Fußgänger, Radfahrer, Straßenbahn oder dergleichen. One from the utility model DE 20 2006 014 987 U1 known signaling device comprises a cup-shaped plastic inner housing with a front opening. In the inner housing, a light source with at least one light emitting diode and a driver assembly for powering the light source are arranged. The front opening is closed by an optical attachment for influencing the light emitted by the light source. The optical attachment has an inner Fresnel lens and an outer lens. The Fresnel lens has, in an optically active region, a series of annular steps, in the passage of which light emitted by the point light source is concentrated. The downstream in the optical path lens has a honeycomb, spider web or prism pattern, which ensures a uniform distribution of light on the lens. Symbol masks may be arranged in the space between Fresnel lens and lens when the signal image represented by the signal generator contains a symbol, such as a directional arrow or a figure, such as pedestrians, cyclists, tram or the like.

Signalgeber für die Straßenverkehrstechnik haben bestimmte Normen bezüglich der optischen Werte, zum Beispiel Lichtstärkeverteilung, Abstrahlcharakteristik und Leuchtdichte gemäß EN 12368 beziehungsweise DIN 67527-1 , und bezüglich elektrischer Werte, zum Beispiel Betriebsspannung und Leistungsaufnahme gemäß DIN VDE 0832 , zu erfüllen. Insbesondere bei weißen Signalgebern ist es erforderlich, durch zusätzliche Maßnahmen die Helligkeit des weißen Lichts zu reduzieren, die Homogenität der Lichtstärkeverteilung zu erhöhen und durch die Leuchtdioden verursachte helle Lichtpunkte zu unterdrücken. Signaling devices for road traffic engineering have certain standards with regard to the optical values, for example light intensity distribution, emission characteristic and luminance according to EN 12368 respectively DIN 67527-1 , and electrical values, for example, operating voltage and power consumption according to DIN VDE 0832 to fulfill. Especially with white signal transmitters, it is necessary to reduce the brightness of the white light by additional measures, to increase the homogeneity of the light intensity distribution and to suppress bright light spots caused by the light-emitting diodes.

Hierzu ist es mit Verweis auf 1 bekannt, in einem Optikaufsatz 4, der auf ein Innengehäuse 2 des Signalgebers 1 aufgesetzt ist, zwischen Fresnellinse 5 und Streuscheibe 6 eine Diffusorscheibe 10 anzuordnen. Diffusorscheiben 10 sind speziell geformte Kunststoffscheiben, die durch Ätzen oder Aufrauhen ihrer Oberfläche eingetrübt werden. Ein Aufrauhen der Lichtaustrittsfläche ist beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 100 51 464 A1 bekannt, die eine Stufenlinse zur Kollimierung des von Leuchtdioden emittierten Lichts für ein Beleuchtungssystem im Signalbereich offenbart. Die Aufrauhung wirkt als Diffusor und führt zu einer zusätzlichen Homogenisierung der Leuchtdichteverteilung, die das harte direkte Licht weicher macht und störende Lichtreflexe reduziert. For this it is with reference to 1 known, in an optical attachment 4 standing on an inner casing 2 of the signaler 1 is placed between Fresnel lens 5 and diffuser 6 a diffuser disk 10 to arrange. diffusor 10 are specially shaped plastic discs that are clouded by etching or roughening their surface. A roughening of the light exit surface is for example from the published patent application DE 100 51 464 A1 which discloses a step lens for collimating the light emitted by light emitting diodes for a lighting system in the signal region. The roughening acts as a diffuser and leads to an additional homogenization of the luminance distribution, which softens the hard direct light and reduces disturbing light reflections.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Signalgeber der eingangs genannten Art bereitzustellen, der bei einem einfachen und kostengünstigen Aufbau auch weiße Lichtsignale mit homogener Lichtverteilung abgeben kann. The invention has for its object to provide a signal generator of the type mentioned, which can deliver white light signals with a homogeneous light distribution in a simple and inexpensive construction.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen gattungsgemäßen Signalgeber mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen. Demnach umfasst der Signalgeber zur Abgabe eines Lichtsignals für den Straßen- oder Schienenverkehr ein topfförmiges Innengehäuse mit einer Frontöffnung. Im Innengehäuse sind eine Lichtquelle mit wenigstens einer Leuchtdiode und eine Treiberbaugruppe zur Energieversorgung der Lichtquelle angeordnet. Die Frontöffnung ist durch einen Optikaufsatz zur Beeinflussung des von der Lichtquelle emittierten Lichtes verschlossen. Der Optikaufsatz weist eine innen liegende Fresnellinse und eine außen liegende Streuscheibe auf. Erfindungsgemäß ist die Fresnellinse aus einem Licht streuenden Kunststoff gefertigt. Hierdurch kann die aus dem Stand der Technik bekannte Diffusorscheibe als separates Bauteil mit einer gesonderten Halterung entfallen, was durch Einsparungen in Herstellung und Logistik den erfindungsgemäßen Signalgeber einfacher und kostengünstiger macht. Die Fresnellinse wirkt stattdessen sowohl als Kollimator als auch als Diffusor, was insbesondere bei der Abgabe weißer Lichtsignale die Helligkeit des Lichts vermindert und die Verteilung des Lichts auf der Streuscheibe homogenisiert, so dass auch störende Lichtpunkte unterdrückt werden. The object is achieved by a generic signal generator with the features specified in the characterizing part of claim 1. Accordingly, the signal generator for emitting a light signal for road or rail traffic comprises a pot-shaped inner housing with a front opening. In the inner housing, a light source with at least one light emitting diode and a driver assembly for powering the light source are arranged. The front opening is closed by an optical attachment for influencing the light emitted by the light source. The optical attachment has an inner Fresnel lens and an outer lens. According to the invention, the Fresnel lens is made of a light-scattering plastic. As a result, the known from the prior art diffuser disc can be omitted as a separate component with a separate holder, which makes the inventive signal generator simpler and less expensive through savings in production and logistics. Instead, the Fresnel lens acts both as a collimator and as a diffuser, which reduces the brightness of the light, in particular when white light signals are emitted, and homogenizes the distribution of the light on the diffuser, so that even disturbing points of light are suppressed.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Signalgebers weist der Kunststoff eine transparente Grundmasse und in diese eingeschlossen eine Verteilung transparenter Streuelemente auf. Die Diffusorwirkung der Fresnellinse wird durch Einlagerung von vorzugsweise sphärischen Streuelementen von etwa einem Mikrometer Durchmesser in eine lichtdurchlässige Grundmasse erzielt. Der Anteil am Gesamtgewicht der auf die Streuelemente entfällt, kann beispielsweise 1 % betragen. Die Größenverteilung der Streuelemente kann zum Beispiel einer Gaußverteilung folgen. In an advantageous embodiment of the signal generator according to the invention, the plastic has a transparent matrix and in this included a distribution of transparent scattering elements. The diffuser effect of the Fresnel lens is by incorporation of preferably spherical Scattering elements of about one micron diameter achieved in a translucent matrix. The proportion of the total weight attributable to the scattering elements, for example, be 1%. The size distribution of the scattering elements can follow, for example, a Gaussian distribution.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Signalgebers ist die Fresnellinse als Spritzguss- oder Extrusionsteil aus der durch ein Polycarbonat gebildeten und durch Streuelemente angereicherten Grundmasse hergestellt. Mit einer Kunststoffgrundmasse aus Polycarbonat lässt sich die erfindungsgemäße Fresnellinse kostengünstig durch Spritzgießen oder Extrudieren herstellen. In a preferred embodiment of the signal generator according to the invention, the Fresnel lens is produced as an injection molding or extrusion part of the formed by a polycarbonate and enriched by scattering elements matrix. With a plastic base of polycarbonate, the Fresnel lens according to the invention can be inexpensively produced by injection molding or extrusion.

Weitere Eigenschaften und Vorteile des erfindungsgemäßen Signalgebers ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen, in deren Further features and advantages of the signal generator according to the invention will become apparent from the following description of an embodiment with reference to the drawings, in which

1 eine Querschnitt durch einen Signalgeber nach dem Stand der Technik und 1 a cross section through a signal generator according to the prior art and

2 eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Signalgebers
schematisch veranschaulicht sind. 2 an exploded view of a signal generator according to the invention
are illustrated schematically.

Ein erfindungsgemäßer Signalgeber 1 umfasst gemäß 2 ein topf- oder wannenförmiges Innengehäuse 2 mit einer Frontöffnung 3, welches in ein nicht dargestelltes Außengehäuse hineinragt. Die Frontöffnung 3 wird durch einen Optikaufsatz 4 dicht verschlossen. Der Optikaufsatz 4 weist eine innen liegende Fresnellinse 5′ sowie eine außen liegende Streuscheibe 6 auf. Dazwischen kann eine Symbolmaske 7, hier beispielsweise ein Fußgängersymbol, angeordnet sein. Im Innengehäuse 2 ist eine Lichtquelle mit wenigstens einer, vorzugsweise drei Leuchtdiode 8 angeordnet, deren emittiertes Licht durch den Optikaufsatz 4 beeinflusst wird. Die wenigstens eine Leuchtdiode 8 ist an einer Bodenwand des Innengehäuses 2 angeordnet. Desweiteren ist im Innengehäuse 2 eine Treiberbaugruppe 9 zur Energieversorgung der wenigstens einen Leuchtdiode 8 angeordnet, die an eine schräg stehende Seitenwand des Innengehäuses 2 montiert ist. Erfindungsgemäß ist die Fresnellinse 5′ aus einem Licht streuenden Kunststoff gefertigt, der eine transparente Grundmasse, vorzugsweise ein Polycarbonat, und in diese eingeschlossen eine Verteilung transparenter Streuelemente aufweist. Die Fresnellinse 5′ wirkt damit sowohl als Kollimator als auch als Diffusor, was insbesondere bei der Abgabe weißer Lichtsignale die Helligkeit des Lichts vermindert und die Verteilung des Lichts auf der Streuscheibe 6 homogenisiert, so dass auch störende Lichtpunkte unterdrückt werden. Die Diffusorwirkung der Fresnellinse wird durch Einlagerung von sphärischen Streuelementen weniger Mikrometer Durchmesser in die Grundmasse erzielt. Der Gewichtsanteil der Streuelemente beträgt etwa 1 %. Die Größenverteilung der Streuelemente kann zum Beispiel einer Gaußverteilung folgen. Die Fresnellinse 5′ wird als Spritzgussteil hergestellt.An inventive signal generator 1 includes according to 2 a pot or tub-shaped inner casing 2 with a front opening 3 , which protrudes into an outer housing, not shown. The front opening 3 is through an optical attachment 4 tightly closed. The optics attachment 4 has an internal Fresnel lens 5 ' and an external diffuser 6 on. In between can be a symbol mask 7 , here for example a pedestrian symbol, be arranged. In the inner housing 2 is a light source with at least one, preferably three light emitting diode 8th arranged, the emitted light through the optical attachment 4 being affected. The at least one light emitting diode 8th is on a bottom wall of the inner housing 2 arranged. Furthermore, in the inner housing 2 a driver assembly 9 for supplying energy to the at least one light-emitting diode 8th arranged on a sloping side wall of the inner housing 2 is mounted. According to the invention, the Fresnel lens 5 ' made of a light-scattering plastic having a transparent matrix, preferably a polycarbonate, and included in this a distribution of transparent scattering elements. The Fresnel lens 5 ' acts as both a collimator and as a diffuser, which reduces the brightness of the light and the distribution of light on the lens especially in the delivery of white light signals 6 Homogenized, so that even disturbing points of light are suppressed. The diffuser effect of the Fresnel lens is achieved by incorporation of spherical scattering elements less micrometer diameter in the matrix. The proportion by weight of the scattering elements is about 1%. The size distribution of the scattering elements can follow, for example, a Gaussian distribution. The Fresnel lens 5 ' is manufactured as an injection molded part.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 202006014987 U1 [0003]
DE 10051464 A1 [0005]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

EN 12368 [0004]
DIN 67527-1 [0004]
DIN VDE 0832 [0004]

Claims

Signal transmitter ( 1 ) for emitting a light signal for road or rail traffic, comprising a pot-shaped inner housing ( 2 ) with a front opening ( 3 ), in which a light source with at least one light emitting diode ( 8th ) and a driver assembly ( 9 ) are arranged to supply power to the light source, and a front opening ( 3 ) closing optical attachment ( 4 ) for influencing the light emitted by the light source, which has an internal Fresnel lens ( 5 ) and an external diffuser ( 6 ), characterized in that the Fresnel lens ( 5 ) is made of a light-scattering plastic.

Signal transmitter ( 1 ) according to claim 1, wherein the plastic has a transparent matrix and enclosed therein a distribution of transparent scattering elements.

Signal transmitter ( 1 ) according to claim 2, wherein the Fresnel lens ( 5 ) is produced as an injection molding or extrusion part of the formed by a polycarbonate and enriched by scattering elements matrix.