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Lichtzeichenanlage - Dokument DE102005004581A1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102005004581A1 10.08.2006
Titel Lichtzeichenanlage
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Kreplin, Ulrich, 16321 Bernau, DE;
Lawnik, Christian, 12359 Berlin, DE;
Pöpplow, Norbert, 15732 Eichwalde, DE
DE-Anmeldedatum 26.01.2005
DE-Aktenzeichen 102005004581
Offenlegungstag 10.08.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.08.2006
IPC-Hauptklasse B61L 5/18(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G09F 13/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   F21S 2/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   G08G 1/095(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Lichtzeichenanlage, insbesondere Signalgeber oder Symbolanzeiger, mit einem Leuchtmittel, insbesondere einer LED-Anordnung. Um die Ausleuchtung, insbesondere im Nahbereich, zu verbessern, ist vorgesehen, dass das Leuchtmittel OLEDs (organische lichtemittierende Dioden) aufweist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Lichtzeichenanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Lichtzeichenanlagen sind in verschiedenen Industriebereichen und insbesondere zur Verkehrssteuerung auf Schienen-, Land- und Wasserwegen weit verbreitet. Prinzipiell dienen Lichtzeichenanlagen als Signalgeber oder Symbolanzeiger, die durch Farb- und/oder Formgebung einer Leuchtfläche mit einer definierten Abstrahlcharakteristik, bestimmte Informationen vermitteln. Dabei handelt es sich häufig um sicherheitsrelevante Informationen, die keinesfalls optisch verfälscht oder durch Fremdlicht überblendet sein dürfen.

Bei Eisenbahnsignalen muss gewährleistet sein, dass der Triebfahrzeugführer bei Annäherung an das für ihn bestimmte Signal dieses immer eindeutig erkennen kann. Dabei müssen unterschiedliche Streckengeometrien, d. h. gerade Strecke, Kurven und/oder Höhenunterschiede berücksichtigt werden. Für Signale an einer kurvenfreien Strecke wird eine schmale Lichtverteilung benötigt, während bei Kurven die Lichtverteilung breiter sein muss, um möglichst auf dem gesamten Annäherungsweg die Sichtbarkeit des Signals zu ermöglichen.

Bei bekannten Lichtsignalen wird als Leuchtmittel überwiegend eine Glühlampe oder eine LED-Anordnung verwendet. Zusätzlich kann ein optisches System mit einem optischen Element zur Erzeugung einer Abstrahlcharakteristik für schmale Lichtverteilung, d. h. für Geradeausfahrt oder für Seitenstreuung, d. h. für Kurvenfahrt, vorgesehen sein. Nicht selten sind Seitenstreuungen bis zu 50° zu realisieren.

Neben der Fernbereichsdarstellung ist auch eine Nahbereichsdarstellung des Signals erforderlich, damit der Triebfahrzeugführer das Lichtsignal auch dann erkennen kann, wenn er direkt vor dem Signal steht. Dieser Nahbereich liegt in der Regel 20m bis 10m vor dem Signalstandort, mit der Tendenz, noch kleinere Beobachtungsabstände zu realisieren.

Um das vorhandene Licht optimal auszunutzen, besteht die Forderung, die Seiten- und Tiefenstreuung den topographischen Streckenverhältnissen weitgehend anzupassen und dabei den Hauptlichtstrom des Signalgebers möglichst ohne große Einbußen für die Fernsicht beizubehalten. Wegen der Abnahme der Lichtstärke in Abhängigkeit vom Quadrat der Entfernung genügt es bei einem optimal auf Fernsicht ausgerichteten Signalgeber, einen verhältnismäßig kleinen Teil der Lichtstärke für die Nahsicht abzuzweigen.

Die Seiten- und Tiefenstreuung wird üblicherweise durch spezielle optische Elemente realisiert, beispielsweise durch eine der LED-Lichtquelle vorgesetzte Streuscheibe mit prismatischen und linsenförmigen Formelementen.

Eine einstellbare Streuscheibe für den Nahbereich ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster 20 2004 008 937 bekannt.

Aus der EP 0 694 894 A2 ist eine Signalleuchte bekannt, bei der eine Gruppe von LEDs von der Hauptstrahlrichtung abweichend in eine zweite Abstrahlrichtung abgekippt werden kann und damit wahlweise auf verschiedene Beobachtungspunkte im Seiten- oder Tiefenstreubereich ausgerichtet werden kann.

Die DE 198 15 868 A1 offenbart eine Lichtquelle mit einer ersten Gruppe von LEDs, deren Hauptabstrahlrichtungen parallel zueinander die gemeinsame Hauptabstrahlrichtung festlegen und mit einer zweiten Gruppe von LEDs, deren Hauptabstrahlrichtungen gegenüber der der ersten Gruppe geneigt sind, so dass die Abstrahlcharakteristik an die örtlichen Gegebenheiten anpassbar ist.

Nachteilig bei diesen Lösungsansätzen ist vor allem der erhebliche technische Aufwand, der im Verhältnis zu den relativ geringen Helligkeits- bzw. Erkennbarkeitsanforderungen im Nahbereich zu unverhältnismäßig hohen Kosten für die Realisierung führt.

Das gleiche Problem stellt sich auch bei Symbolanzeigen, die zur Signalisierung von Ziffern, Buchstaben oder Symbolen dienen. Üblicherweise werden Symbolanzeiger durch pixelförmig angeordnete LEDs realisiert, die entsprechend ansteuerbar sind. Deren Erkennbarkeit ist auf einen bestimmten Entfernungsbereich und Winkelbereich begrenzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lichtzeichenanlage der gattungsgemäßen Art anzugeben, deren Erkennbarkeit auch bei erheblichen Winkelabweichungen von der optischen Achse verbessert ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Verwendung von OLEDs (organische lichtemittierende Dioden) als Leuchtmittel ergeben sich vor allem Vorteile hinsichtlich des Blickwinkels, der bis nahezu 180° betragen kann. Für eine mit OLEDs realisierte Seiten- und Tiefenstreuung sind somit keine separaten optischen Elemente mehr erforderlich. Ein weiterer Vorteil gegenüber den konventionellen LEDs besteht darin, dass nicht nur kleine Lichtpunkte, sondern auch große, quasi lückenlose Leuchtflächen realisierbar sind. Die Lichtausbeute in lm/W der OLEDs entspricht ungefähr der von LEDs. Darüber hinaus können die OLEDs als flexible Folie, deren Dicke im Millimeter-Bereich liegt, hergestellt werden. Diese Flexibilität ermöglicht auch eine gewölbte oder gebogte Ausbildung der Leuchtfläche. Im Gehäuse der Lichtzeichenanlage steht hierdurch erheblich mehr Platz zur Verfügung, was zum einen Einfluss auf die Wartungsfreundlichkeit hat und zum anderen die thermischen Verhältnisse im Gehäuse verbessert. Durch die Verwendung von OLEDs ergibt sich eine erheblich verbesserte Variabilität und Flexibilität bezüglich der Einbaupositionen. Ferner erleichtert sich durch das einfache Einbauen der OLED-Module auf Trägerplatten die Herstellung und Montage von Optiksystemen der oben beschriebenen Signale. Auf ein Einbringen von LED-Linseneinheiten in Steckplatten und somit auf technisch aufwändige Fertigungsprozesse kann somit verzichtet werden. Die nach DIN 6163 benötigten Signalfarben sind darstellbar. Das Erscheinungsbild über die gesamte OLED-Fläche ist konstant. OLED-Module können auch zusammen mit konventionellen Leuchtmitteln verwendet werden oder zur Ergänzung vorhandener Leuchtmittel, beispielsweise an deren Halterungen, angebracht werden.

Gemäß Anspruch 2 sind OLEDs zur Nahbereichsdarstellung, insbesondere von Signalbegriffen in verkehrstechnischen Sicherungsanlagen, vorgesehen. Hierbei können Bereiche bzw. Flächen an Signalgebern genutzt werden, die nicht mit LEDs bestückt bzw. bestückbar sind. Um Phantomeffekte durch auftreffendes Sonnenlicht oder Scheinwerferlicht zu vermeiden oder zu reduzieren, sind geeignete Oberflächenstrukturen zur Kapselung der OLED-Module zu wählen.

Zur Nahbereichsdarstellung ist gemäß Anspruch 3 mindestens ein in einer definierten Winkelabweichung von der optischen Achse stehendes, beispielsweise nach unten gerichtetes, Segment einer Streuscheibe eines Signalgebers außen- und/oder innenseitig mit OLEDs ummantelt. Denkbar sind auch Ummantelungsbereiche, die beabstandet von der Streuscheibe am Gehäuse des Signalgebers befindlich sind. Dabei kommen auch Kombinationen von OLED-Flächen innerhalb und außerhalb der Streuscheibe infrage.

Für Symbolanzeiger werden gemäß Anspruch 4 vorzugsweise aktive OLED-Module verwendet. Diese aktiven OLED-Module erlauben die separate Ansteuerung der einzelnen OLEDs bzw. Pixel. Auf diese Weise lassen sich beliebige Symbole, Ziffern und Buchstaben darstellen, wobei die aufwendigen Steckplatten LED-Linseneinheiten entfallen.

Besonders vorteilhaft ist die in Anspruch 5 gekennzeichnete Möglichkeit zur Funktionsüberwachung der OLEDs. Dazu werden einzelne Pixel oder OLEDs als Fotodiode und somit als Helligkeitssensor genutzt. Dabei können auch mehrere OLEDs zu einer Fotodiode quasi zusammengeschaltet werden, so dass eine Flächenüberwachung hinsichtlich der Funktionsfähigkeit, der Degradationskontrolle, d. h. Alterungsüberwachung, und Diagnose möglich ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand figürlicher Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:

1 einen Signalgeber mit OLEDs und

2 ein vergrößertes Detail aus 1.

Der in 1 dargestellte Signalgeber besteht im Wesentlichen aus mindestens einem LED-Modul 1, zugeordneten Treibereinheiten 2 und einer das LED-Modul 1 überdachenden Streuscheibe 3. Eine erste und eine zweite OLED-Fläche 4 und 5 sind innerhalb der Streuscheibe 3 in deren LED-freien Randbereichen angeordnet. Eine dritte OLED-Fläche 6 befindet sich am peripheren Gehäuserand des Signalgebers. Die drei OLED-Flächen 4, 5, 6 können auch in Verbindung mit weiteren OLED-Flächen gleichzeitig oder alternativ vorgesehen sein. Dadurch ergibt sich eine hohe Variabilität im Einsatz bei verschiedenen Signalgebertypen. Entsprechend der Zielsetzung können die OLED-Flächen 4, 5, 6 den LED-bestückten Bereich des Signalgebers vollständig kreisförmig ummanteln oder speziell für Nahbereichsausleuchtung nur als Kreisringsegment zum Beispiel an der Unterseite des Signals ausgebildet sein.

Das Detail 7 ist in 2 vergrößert dargestellt. Es ist ersichtlich, dass die OLED-Flächen 4, 5, 6 Abstrahlrichtungen 8 im Bereich von fast 180° erzeugen. Deshalb kann die Einbaulage in einem großen Bereich für jede Signalkonstruktion gewählt werden.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das vorstehend genannte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung von den Merkmalen der Erfindung Gebrauch machen.


Anspruch[de]
  1. Lichtzeichenanlage, insbesondere Signalgeber oder Symbolanzeiger, mit einem Leuchtmittel, insbesondere einer LED-Anordnung, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel OLEDs (organische lichtemittierende Dioden) aufweist.
  2. Lichtzeichenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Nahbereichsdarstellung, insbesondere von Signalbegriffen in verkehrstechnischen Sicherungsanlagen, OLED-Flächen (4, 5, 6) vorgesehen sind.
  3. Lichtzeichenanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein in einer definierten Winkelabweichung von der optischen Achse stehendes Segment einer Streuscheibe (3) eines Signalgebers außen- und/oder innenseitig OLED-Flächen (4, 5, 6) aufweist.
  4. Lichtzeichenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel eines Symbolanzeigers als aktives OLED-Modul ausgebildet ist.
  5. Lichtzeichenanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine OLED als Helligkeitssensor zur Überwachung der Funktionsfähigkeit der OLEDs geschaltet ist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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