DE10022713B4

DE10022713B4 - Signalgeber für Verkehrssignale

Info

Publication number: DE10022713B4
Application number: DE10022713A
Authority: DE
Inventors: Simon BLÜMEL
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2000-05-10
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2020-05-11
Also published as: US20030076237A1; DE10022713A1; US6970296B2; WO2001086341A1; JP2003532960A

Abstract

Signalgeber für Verkehrssignale mit einer Lichtquelle (3) und einem zugeordneten Kollimator (2, 10), der auf einer der Lichtquelle (3) zugewandten Fläche (4) nebeneinander angeordnete Zerstreuungselemente aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstreuungselemente in eine Richtung entlang der Fläche (4) langgestreckte Erhebungen (5) sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Signalgeber für Verkehrssignale mit einer Lichtquelle und einem zugeordneten Kollimator, der auf einer der Lichtquelle zugewandten Fläche nebeneinander angeordnete Zerstreuungselemente aufweist.

Derartige Signalgeber sind dem Fachmann bekannt. Insbesondere sind, beispielweise aus der DE 42 06056 C1 , Signalgeber bekannt, bei denen eine Lichtquelle Signallicht aussendet, das durch eine Fresnel-Optik kollimiert wird. Weiterhin wird in der US 5,042,911 eine Fresnel-Linse offenbart, bei der auf der der Lichtquelle zugewandten Seite der Fresnel-Linse sphärische Defokuslinsen ausgebildet sind. Durch die Defokuslinsen werden untereinander parallele, auf die Fresnel-Optik einfallende Lichtstrahlen in der Brennebene nicht auf punktförmige Brennpunkte abgebildet, sondern auf flächenmäßig ausgedehnte Fokusflächen.

Signalgeber für Verkehrssignale müssen eine vorgegebene Abstrahlcharakteristik aufweisen. Andererseits weisen die für herkömmliche Signalgeber verwendeten Lichtquellen nicht die dafür erforderliche, genügend große Ausdehnung in eine Richtung quer zur optischen Achse auf. Dementsprechend gering ist der Öffnungswinkel des aus der Fresnel-Optik austretenden Strahlbündels. Daher muß im allgemeinen noch eine zusätzliche Streulinse vorgesehen werden, durch die das Strahlbündel ausgeweitet wird. Eine andere Möglichkeit ist, die Leuchtdioden entsprechend der geforderten Abstrahlcharakteristik auf einer Leiterplatte in der Brennebene der Fresnel-Optik anzuordnen. Jedoch stellt sich hier das Problem, daß die Leiterplatte entsprechend groß wird.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Signalgeber für Verkehrssignale zu schaffen, der trotz einer kompakten Lichtquelle ein Strahlbündel mit großem Öffnungswinkel erzeugt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zerstreuungselemente langgestreckte Erhebungen in eine Richtung entlang der Fläche sind.

Dadurch, daß auf der der Lichtquelle zugewandten Fläche nebeneinander angeordnete langgestreckte Erhebungen angeordnet sind, werden auf den Kollimator einfallende parallele Lichtstrahlbündel in der Brennebene des Kollimators nicht auf Brennpunkte, sondern auf flächenmäßig ausgedehnte Fokusflächen abgebildet. Es genügt, wenn sich ein Lichtpunkt der Lichtquelle in der einer Abstrahlrichtung zugeordneten Fokusfläche befindet, um aus dem Signalgeber Licht in die betreffende Richtung austreten zu lassen. An den Randbereichen der Lichtquelle ist eine geringe Zahl von Lichtpunkten in einer Fokusfläche ausreichend, da an den Rändern der Abstrahlcharakteristik des Signalgebers gegenüber der Abstrahlung in Richtung der optischen Achse nur eine sehr geringe Lichtstärke gefordert wird.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 einen Querschnitt durch einen Signalgeber mit einer flachen Fresnel-Scheibe;
2 einen Querschnitt durch einen Signalgeber mit einer Fresnel-Linse;
3 eine Seitenansicht, die die Abbildung ohne Defokuslinsen veranschaulicht;
4 eine perspektivische Ansicht, die die Abbildung durch die Fresnel-Optik mit sphärischen Defokuslinsen veranschaulicht; und
5 eine perspektivische Ansicht, die die Abbildung der Fresnel-Optik mit elliptischen Defokuslinsen veranschaulicht.
1 zeigt einen Querschnitt durch einen Signalgeber 1, der eine in der Brennebene einer Fresnel-Scheibe 2 angeordnete Lichtquelle 3 aufweist. Auf der der Lichtquelle 3 zugewandten Rückseite 4 der Fresnel-Scheibe 2 verfügt die Fresnel-Scheibe 2 über Defokuslinsen 5 mit kurzer Brennweite. Den Defokuslinsen 5 sind daher Brennebenen 6 zugeordnet, die zwischen der Lichtquelle 3 und der Fresnel-Optik 2 liegen.
Ohne die Defokuslinsen 5 richtet die Fresnel-Scheibe 2 von einem Zentralbereich 7 der Lichtquelle 3 ausgehende Lichtstrahlen parallel zu einer optischen Achse 8 aus. Von Randbereich 9 der Lichtquelle 3 ausgehende Strahlen werden von einer Fresnel-Scheibe 2 ohne Defokuslinsen 5 in eine Richtung gelenkt, die einen Winkel zur optischen Achse 8 einnimmt.
In 2 ist eine abgewandelte Ausführungsform des Signalgebers 1 dargestellt, bei dem die Fresnel-Scheibe 2 durch eine Fresnel-Linse 10 ersetzt ist. Die Verwendung der FresnelLinse 10 hat den Vorteil, daß die von der Lichtquelle 3 ausgehende Lichtstrahlen im Vergleich zu der Anordnung aus 1 unter einem kleineren Winkel auf die Rückseite 4 der Fresnel-Linse 10 auftreffen. Dadurch ergeben sich größere Transmissionskoeffizienten und ein besserer Wirkungsgrad der Optik.
In 3 ist der Deutlichkeit halber nochmals eine Seitenansicht des Signalgebers 1 aus 1 dargestellt. Anhand 3 wird deutlich, daß vom Zentralbereich 7 ausgehende Lichtstrahlen 11 zu einem parallel zur optischen Achse 8 aus gerichteten Lichtbündel zusammengefaßt werden. Von Randbereichen 9 ausgehende Lichtstrahlen 12 werden dagegen zu entlang einer optischen Nebenachse 13 verlaufende Lichtbündel zusammengefaßt.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Wirkung der Defokuslinsen 5 auf der Rückseite 4 der Fresnel-Scheibe 2 oder der Fresnel-Linse 10 veranschaulicht. Durch die Wirkung der Defokuslinsen 5 werden entlang der optischen Nebenachse 13 einfallende Lichtstrahlen 12 in der Brennebene 6 nicht auf einen Brennpunkt, sondern auf eine flächenmäßig ausgedehnte Fokusfläche 14 abgebildet. Umgekehrt gilt, daß dann Licht in Richtung der optischen Nebenachse 13 abgestrahlt wird, wenn wenigstens ein Leuchtpunkt der Lichtquelle 3 innerhalb der Fokusfläche 14 liegt.
Bei dem in 4 dargestellten Beispiel liegt die Fokusfläche 14 auf dem Rand einer Leuchtfläche 15 der Lichtquelle 3. Da die Fokusfläche 14 nicht vollständig auf der Leuchtfläche 15 liegt, wird im Vergleich zu dem Fall, daß die Fokusfläche vollständig auf der Leuchtfläche 15 liegt, weniger Licht abgestrahlt. Dies kann jedoch hingenommen werden, da für große Öffnungswinkel α nur kleine Leuchtstärken vorgeschrieben sind. Durch die Anordnung der Defokuslinsen 5 auf der Rückseite 4 der Fresnelscheibe 2 oder der Fresnellinse 10 ist es daher möglich, Strahlbündel mit großen Öffnungswinkeln ? mit einer kleinen Lichtquelle 3 zu erzeugen.
Dieser Effekt kann noch verstärkt werden, wenn wie in 5 dargestellt, anstelle der sphärischen Defokuslinsen langgestreckte Defokuslinsen 5 verwendet werden. Derartige Defokuslinsen 5 weisen beispielsweise auf der Rückseite 4 der Fresnel-Scheibe 2 oder der Fresnel-Linse 10 eine elliptische Grundfläche auf. Die Defokuslinsen 5 können ferner Segmente von Ellipsoiden sein.
Dementsprechend ergibt sich auch in der Brennebene 6 eine 1anggestreckte Fokusfläche 16. Es genügt, wenn die Fokusfläche 16 teilweise auf der Leuchtfläche 15 zu liegen kommt, um in Richtung einer zugehörigen optischen Nebenachse 13 Lichtstrahlen 18 auszusenden. Daher ergibt sich bei der Verwendung 1anggestreckter Defokuslinsen 5 bei gleicher Ausdehnung der Lichtquelle 3 eine Abstrahlcharakteristik mit größerem Öffnungswinkel α'.
Üblicherweise soll der Öffnungswinkel α in horizontaler Richtung etwa 60° und in vertikaler Richtung etwa 30° betragen. Dementsprechend müssen die ellipsoidförmigen Defokuslinsen 5 auf der Rückseite 4 nebeneinanderliegend derart angeordnet werden, daß die lange Halbachse vertikal ausgerichtet ist.
Bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel ist die Fresnel-Optik durch einen Parabolspiegel ersetzt, in dessen Brennebene die Lichtquelle 3 angeordnet ist.

Claims

Signalgeber für Verkehrssignale mit einer Lichtquelle (3) und einem zugeordneten Kollimator (2, 10), der auf einer der Lichtquelle (3) zugewandten Fläche (4) nebeneinander angeordnete Zerstreuungselemente aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstreuungselemente in eine Richtung entlang der Fläche (4) langgestreckte Erhebungen (5) sind.
Signalgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollimator eine Fresnel-Optik (2, 10) ist.
Signalgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollimator eine Fresnel-Linse (10) ist.
Signalgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (5) auf der Fläche (4) des Kollimators (2, 10) ellipsenförmige Grundflächen aufweisen.
Signalgeber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (5) von Segmenten von Ellipsoiden gebildet sind.
Signalgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (3) in der Brennebene (6) des Kollimators (2, 10) angeordnet ist.
Signalgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (3) ein mit Leuchtdioden besetztes Feld aufweist.