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EP0713999A1 - Lichtsignalvorrichtung mit Leuchtdioden - Google Patents

Lichtsignalvorrichtung mit Leuchtdioden Download PDF

Info

Publication number
EP0713999A1
EP0713999A1 EP95810729A EP95810729A EP0713999A1 EP 0713999 A1 EP0713999 A1 EP 0713999A1 EP 95810729 A EP95810729 A EP 95810729A EP 95810729 A EP95810729 A EP 95810729A EP 0713999 A1 EP0713999 A1 EP 0713999A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light
emitting diodes
ledg
ledb
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP95810729A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Beck
Arthur Windisch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Schweiz AG
Original Assignee
Siemens Integra Verkehrstechnik AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Integra Verkehrstechnik AG filed Critical Siemens Integra Verkehrstechnik AG
Publication of EP0713999A1 publication Critical patent/EP0713999A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/09—Arrangements for giving variable traffic instructions
    • G08G1/095—Traffic lights
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L5/00—Local operating mechanisms for points or track-mounted scotch-blocks; Visible or audible signals; Local operating mechanisms for visible or audible signals
    • B61L5/12—Visible signals
    • B61L5/18—Light signals; Mechanisms associated therewith, e.g. blinders
    • B61L5/1809—Daylight signals
    • B61L5/1827—Daylight signals using light sources of different colours and a common optical system
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • 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 a device according to the preamble of patent claim 1.
  • Light signal devices known from traffic technology often consist of a signal board which is provided with one or more signal lights. Three signal lights are often combined, which are used to emit light signals of different colors, e.g. red, yellow and green.
  • a bright color shows three mutually independent sensation qualities, the first as hue (hue), the second as saturation (chroma) and the third as brightness .
  • color mood which is based on the color prevailing in the visual field, which may can be determined by several colors appearing side by side.
  • the transition from a first to a second color change is referred to as color change.
  • Signal lamps usually consist of an incandescent lamp arranged in a housing, the light of which is emitted via a lens system and a colored disk.
  • the color disc is chosen depending on the wavelength of the light to be emitted and the emission spectrum of the incandescent lamp, which decreases continuously towards blue.
  • the wavelengths of the signal colors are chosen so that they can always be easily distinguished from one another.
  • the distinctive character of the signal colors should be guaranteed, especially in poor visibility conditions, when there is a haze, fog or smoke, which usually causes wavelength-dependent light absorption.
  • the main disadvantage of these signal lights is the high maintenance costs, which are caused in particular by the short life of the light bulbs.
  • the use of incandescent lamp signals only allows the use of a small area of the standardized color locus due to the existing emission spectra, especially when the radiation power is reduced at night. Furthermore, these signal colors are usually only slightly saturated.
  • the color location for the signal color green for traffic signals is also specified in the standards DIN 6163 / Part 4 or DIN 6163 / Part 5.
  • the uniform color location and wavelength assignment to the signal colors green, red and yellow prevents misinterpretations that can easily arise if different colors are used for individual signal colors. This is particularly true if, for example, many signal lights are arranged close to each other in a train station.
  • LED light-emitting diodes
  • green light emitting diodes work relatively narrow-band (according to the manufacturer's information, the green light emitting diode of type BG5007S from Stanley has a half width of 30 nm) dominant in the wavelength range from 550 nm to 565 nm. In unfavorable visibility conditions, their light is of yellow light, that in the wavelength range of about 589 nm to 595 nm (standardized signal color yellow) lies, only insufficiently distinguishable.
  • This green also differs from green light, which e.g. is emitted by thermal jets provided in a station area. As a result, disturbing interferences arise. This also makes color changes necessary, which should be avoided for safety reasons.
  • the wavelength of the radiation emitted by light-emitting diodes is essentially determined by the manufacturing materials used and the manufacturing process. In O. Neufang, Fundamentals of Optoelectronics, AT Verlag, Aarau 1982, page 36, Figure 3.6, the wavelengths assigned to the semiconductor materials used are specified. It can be seen from this that the radiation emitted by the various light-emitting diodes only covers the wavelength range of visible light in zones. Light emitting diodes that dominate in the color range standardized for the signal color green or shine with sufficient power are not available.
  • the present invention is therefore based on the object of providing an inexpensive light-signaling device provided with light-emitting diodes, which is provided for emitting green light and which is easily distinguishable from the signal color yellow. This object is achieved by the measures specified in the characterizing part of patent claim 1. Advantageous embodiments of the invention are specified in further claims.
  • Light signal devices according to the invention meet the high requirements for safety and reliability that have to be observed in traffic engineering. They can also be produced practically without additional effort and have hardly any maintenance and maintenance costs, as well as a high life expectancy and good efficiency. In addition to the required differentiation with regard to yellow light, there is also a sufficient correspondence with the green light of thermal radiators, thereby avoiding undesirable color changes. This also prevents disturbing interferences with the signals from thematic beams.
  • Fig. 1 shows the front window of a signal lamp, which is equipped with LEDs LEDg, LEDb.
  • the signal lamp which is part of a light signal device, not shown, is provided for emitting the signal color green.
  • the signal lamp partially shown in Fig. 1 is therefore with commercially available green light diodes LEDg e.g. of the type BG5007S mentioned above.
  • light sources are provided which are suitable, together with the green light diodes LEDg, for generating a green light which has the desired distinguishability from yellow light.
  • the use of blue light diodes, which emit light predominantly in the range from 460 nm to 490 nm (according to the Optoelectronic Designers Catalog, No.
  • the desired radiation in the standardized color range is only achieved when a number n of green light diodes with an efficiency of x is mixed with approximately a number 3 * n blue light diodes which have an efficiency of x / 10.
  • the resulting ratio of the radiation powers of green light and blue light would therefore be about 3.33: 1.
  • Signal lights with the specified ratio of green and blue light diodes would therefore have a poor overall efficiency and, given the normally limited size of the signal lights, would have too low a radiation power.
  • the relatively large number of blue light diodes could cause problems regarding the recognizability of the signal if it is viewed from different angles and distances.
  • the resulting color at the above-mentioned mixing ratio would also be highly desaturated.
  • a * n second light-emitting diodes LEDb, which have an efficiency y, are provided for n first light-emitting diodes LEDg, which have an efficiency x.
  • the value of a becomes selected in the range from x / (10 * y) to x / (8 * y).
  • all LEDs LEDg, LEDb are operated with the same voltage.
  • the ratio of the light emitting diodes LEDg and LEDb is selected as follows.
  • b * m second light-emitting diodes LEDb are provided, which emit a radiation power w due to the existing efficiency and the electrical power supplied.
  • the value of b is chosen in the range from v / (10 * w) to v / (8 * w).
  • the green light generated is always perceived with the same color regardless of the viewing angle. This is done by dividing the front screen into segments (usually circular segments) in which the differently colored light-emitting diodes LEDg, LEDb are alternately strung together. An even number of circle segments is preferably selected, of which the first half is equipped with green light and the second half with blue light diodes LEDg, LEDb. A segment of the first half is arranged adjacent to a segment of the second half.
  • the rows of light-emitting diodes preferably run outward in an approximately radiating manner from the center of the windshield.
  • the (concentric) at least approximately radiating arrangement of rows of light-emitting diodes can also be used advantageously without prior segmentation.
  • the mixing ratio and the arrangement of the light emitting diodes LEDg, LEDb are preferably adapted to the needs of the viewer as a function of the viewing angle.
  • a desired wavelength-dependent radiation characteristic of the signal light is advantageously also achieved by appropriately selecting the height of the green light diodes LEDg relative to the height of the blue light diodes LEDb in relation to the height of the windshield. If the wavelength of the green light is to be shifted only within a small radiation angle, the blue light diodes LEDb can be set back or completely recessed in the front window FS (see FIG. 2). This can e.g. prevent an excessive blue component from being perceived in the vicinity of the signal lamp.
  • the desired radiation emission of the individual diodes can also be set by a correspondingly adapted supply of electrical power as desired.
  • the radiation angle of the individual light-emitting diodes LEDg, LEDb can also be selected accordingly.
  • Serving for this purpose reflectors can be created, for example, by recesses in the windshield in the form of bodies of revolution.
  • the wavelength range of the emitted radiation can also be selected as a function of the radiation angle. Due to the determined environmental conditions, e.g. it is desired that the radiation is given to road users who are in the vicinity of the light signal device with a lower proportion of blue. In addition, the normally different emission characteristics of the LEDs LEDg and LEDb can be compensated.
  • Fig. 2 shows a device for mounting the light emitting diodes LEDg or LEDb.
  • the device has a circuit board SP provided with electrical connections, which is connected to a base plate GP which has openings GPO for the passage of the connecting wires AD of the light-emitting diodes LEDg or LEDb.
  • First spacer elements DEa are provided between the plates SP and GP, are guided through the fastening screws SWa and are screwed to second spacer elements DEb.
  • the circuit board SP and the base plate GP are pressed and fixed on both sides to the first spacer elements DEa by the fastening screws SWa and the second spacer elements DEb.
  • the second spacer elements DEb which therefore also serve as screw nuts, preferably have a continuous thread, so that screws SWa, SWb can be screwed in from both sides.
  • the base plate GP can also be connected on the side facing away from the circuit board SP to a front window FS which has openings FSOb, FSOg for the mounted light-emitting diodes LEDg, LEDb.
  • the light-emitting diode LEDb shown on the left in FIG. 2 is also displaced to the rear relative to the other light-emitting diode LEDg or is sunk into the front window FS.
  • the base plate GP is provided with a recess GPV, within which the light-emitting diode LEDb is held by a sleeve FSH connected to the front pane FS. Due to this relative displacement of the light-emitting diodes LEDg, LEDb, the green light diode LEDg has a significantly larger radiation angle than for the blue light diode LEDb.
  • connection wires AD of the light-emitting diodes LEDg, LEDb are therefore passed through the openings GPO in the base plate GP and through contact openings in the circuit board SP until the connection plate AP of the diode body rests on the base plate GP.
  • the connecting wires AD are then soldered to the connections provided on the circuit board SP.
  • the front pane FS is connected to the base plate GP in such a way that the diode bodies ZK protrude into the openings FSO.
  • the connection plate AP of the diode body is thereby held between the base plate GP and the front window FS.
  • the height of the second spacer elements DEb is chosen to be the same or only slightly larger than the height of the connection plate AP. This prevents an impermissibly high pressure being exerted on the connection plate AP.
  • the windshield FS can then be mounted without problems, for example using the screws SWb, which are inserted into the spacer element DEb.
  • the base plate GP or the front pane FS is preferably provided with an elastic on the side facing the connection plate AP Covering ES covered. This avoids punctual pressure points on the connection plate AP, which could lead to the destruction of the light-emitting diode, for example, if temperature expansions occur.
  • the device shown in Fig. 2 therefore allows quick assembly and reliable attachment of the light emitting diodes LEDg, LEDb.

Landscapes

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Abstract

Die Lichtsignalvorrichtung weist mindestens eine mit Leuchtdioden (LEDg, LEDb) bestückte Signalleuchte auf, die zur Abgabe von (Grün-) Licht im Wellenlängenbereich von 494 nm bis 509 nm vorgesehen ist, das von Licht gelbstrahlender Signalleuchten leicht zu unterscheiden ist. Die ersten Leuchtdioden (LEDg) geben (Grün-) Licht dominant im Wellenlängenbereich von 550 nm bis 565 nm ab. Weiterhin sind zweite Leuchtdioden (LEDb) vorgesehen, die (Blau-) Licht dominant im Wellenlängenbereich 460 nm bis 490 nm abgeben. Die Stückzahlen der verwendeten ersten und zweiten Leuchtdioden (LEDg, LEDb) sind dabei derart gewählt, dass das Verhältnis der von den ersten und zweiten Leuchtdioden (LEDg, LEDb) abgegebenen Strahlungsleistungen im Bereich von 8:1 bis 10:1 liegt und dass insgesamt die gewünschte Strahlungsleistung erzielt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Aus der Verkehrstechnik bekannte Lichtsignalvorrichtungen bestehen oft aus einer Signaltafel, die mit einer oder mehreren Signalleuchten versehen ist. Oft werden drei Signalleuchten kombiniert, die zur Abgabe von Lichtsignalen unterschiedlicher Farbe, z.B. rot, gelb und grün, vorgesehen sind.
  • Gemäss den Grundbegriffen der Farbmetrik, wie sie in der Norm DIN 5033 / Teil 1 festgelegt sind, zeigt eine bunte Farbe drei voneinander unabhängige Empfindungsqualitäten, deren erste als Buntton (Farbton), die zweite als Sättigung (Buntheit) und die dritte als Helligkeit bezeichnet werden. Gemäss dieser Norm wird mit Farbstimmung der Zustand des Auges bezeichnet, bei dem es sich an die im Gesichtsfeld herrschende Farbe, die u.U. von mehreren nebeneinander auftretenden Farben bestimmt sein kann, angepasst hat. Der Übergang von einer ersten zu einer zweiten Farbstimmung wird dabei als Farbumstimmung bezeichnet. Bei einer Änderung des Lichteinfalls im Gesichtsfeld erfolgt daher nicht nur eine Helligkeitsadaption bzw. Anpassung an das geänderte Leuchtdichteniveau, sondem auch die beschriebene Farbumstimmung.
  • Signalleuchten bestehen normalerweise aus einer in einem Gehäuse angeordneten Glühlampe, deren Licht über ein Linsensystem und eine Farbscheibe abgestrahlt wird. Die Farbscheibe ist dabei in Abhängigkeit der Wellenlänge des abzugebenden Lichtes sowie des Emissionsspektrums der Glühlampe gewählt, das nach blau hin kontinuierlich abfällt. Die Wellenlängen der Signalfarben sind derart gewählt, dass diese immer gut voneinander unterscheidbar sind. Insbesondere auch bei schlechten Sichtverhältnissen, beim Auftreten von Dunst, Nebel oder Rauch, durch das meist eine wellenlängenabhängige Lichtabsorption bewirkt wird, soll die Unterscheidbarkeit der Signalfarben gewährleistet sein. Nachteilig bei diesen Signalleuchten sind vor allem die hohen Wartungskosten, die insbesondere durch die kurze Lebensdauer der Glühlampen verursacht werden. Der Einsatz von Glühlampensignalen erlaubt aufgrund der vorhandenen Emissionsspektren, insbesondere bei Nachtabsenkung der Strahlungsleistung, ferner nur die Nutzung eines kleinen Bereichs des normierten Farbortes. Femer weisen diese Signalfarben normalerweise nur eine geringe Sättigung auf.
  • Eine bessere Unterscheidbarkeit zwischen Grün- und Gelblicht ist gegeben, wenn die resultierende Strahlung des Grünlichts bei kürzeren Wellenlängen liegt. Insbesondere im Bereich von 494 nm bis 509 nm ergibt sich bei genügender Farbsättigung eine deutlich verbesserte Unterscheidbarkeit zwischen Gelb- und Grünlicht. Der Farbort für die Signalfarbe grün bei Verkehrssignalen ist femer in den Normen DIN 6163 / Teil 4 oder DIN 6163 / Teil 5 vorgegeben. Die einheitliche Farbort- und Wellenlängenzuordnung zu den Signalfarben grün, rot und gelb verhindert Fehlinterpretationen, die leicht entstehen können, falls für einzelne Signalfarben unterschiedliche Farbtöne verwendet werden. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn z.B. in einem Bahnhof viele Signalleuchten nahe beieinander angeordnet sind.
  • Zur Reduktion der hohen Unterhaltskosten werden Thermostrahler vermehrt durch Leuchtdioden (LED) ersetzt, die eine durchschnittliche Lebensdauer von über einhunderttausend Stunden aufweisen. Der Einsatz von Leuchtdioden, die z.B. in Klaus Beuth, Bauelemente, Vogel Verlag, Würzburg 1991, Seiten 292 bis 294 oder in Otger Neufang, Grundlagen der Optoelektronik, AT Verlag, Aarau 1982, Kapitel 3.4 beschrieben sind, wurde dabei durch die starke Steigerung der Lichtleistung ermöglicht, die in den letzten Jahren erzielt wurde. Handelsübliche grünstrahlende Leuchtdioden arbeiten relativ schmalbandig (gemäss Herstellerangaben weist die grünstrahlende Leuchtdiode vom Typ BG5007S der Firma Stanley eine Halbwertsbreite von 30 nm auf) dominant im Wellenlängenbereich von 550 nm bis 565 nm. Bei ungünstigen Sichtverhältnissen ist deren Licht von Gelblicht, das im Wellenlängenbereich von etwa 589 nm bis 595 nm (normierte Signalfarbe gelb) liegt, nur ungenügend unterscheidbar. Weiter unterscheidet sich dieses Grün von Grünlicht, das z.B. von in einem Bahnhofbereich vorgesehenen Thermostrahlem abgegeben wird. Dadurch können u.U. störende Interferenzen entstehen. Femer sind dadurch Farbumstimmungen notwendig, die aus Sicherheitsgründen zu vermeiden sind.
  • Die Wellenlänge der von Leuchtdioden abgegebenen Strahlung wird im wesentlichen durch die verwendeten Herstellungsmaterialien und das Herstellungsverfahren bestimmt. In O. Neufang, Grundlagen der Optoelektronik, AT Verlag, Aarau 1982, Seite 36, Bild 3.6 sind die den verwendeten Halbleitermaterialien zugeordneten Wellenlängen angegeben. Daraus ist ersichtlich, dass die von den verschiedenen Leuchtdioden abgegebene Strahlung den Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts nur zonenweise abdeckt. Leuchtdioden, die in dem für die Signalfarbe grün normierten Farbbereich dominant bzw. mit genügender Leistung strahlen, sind nicht erhältlich.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige mit Leuchtdioden versehene Lichtsignalvorrichtung zu schaffen, die zur Abgabe von Grünlicht vorgesehen ist, das von der Signalfarbe gelb leicht unterscheidbar ist. Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Massnahmen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben.
  • Erfindungsgemässe Lichtsignalvorrichtungen genügen den hohen Anforderungen an Sicherheit und Zuverlässigkeit, die in der Verkehrstechnik zu beachten sind. Sie sind femer praktisch ohne Mehraufwand herstellbar und weisen kaum Wartungs- und Unterhaltskosten sowie eine hohe Lebenserwartung und einen guten Wirkungsgrad auf. Nebst der geforderten Unterscheidbarkeit in Bezug auf Gelblicht, wird auch eine genügende Übereinstimmung mit dem Grünlicht von Thermostrahlem erzielt, wodurch unerwünschte Farbumstimmungen vermieden werden. Dadurch werden auch störende Interferenzen mit den Signalen von Themostrahlem vermieden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigt:
    • Fig. 1
    die Frontscheibe einer mit Leuchtdioden bestückten Signalleuchte und
    Fig. 2
    einen Ausschnitt der Vorrichtung zur Montage und Halterung der Leuchtdioden.
  • Fig. 1 zeigt die Frontscheibe einer Signalleuchte, die mit Leuchtdioden LEDg, LEDb bestückt ist. Die Signalleuchte, die Bestandteil einer nicht gezeigten Lichtsignalvorrichtung ist, ist zur Abgabe der Signalfarbe grün vorgesehen. Erfindungsgemäss ist die in Fig. 1 teilweise dargestellte Signalleuchte daher mit handelsüblichen Grünlicht-Dioden LEDg z.B. vom obenerwähnten Typ BG5007S bestückt. Femer sind Lichtquellen vorgesehen, die geeignet sind, zusammen mit den Grünlicht-Dioden LEDg ein Grünlicht zu erzeugen, das die gewünschte Unterscheidbarkeit zu Gelblicht aufweist. Die Verwendung von Blaulicht-Dioden, die Licht dominant im Bereich von 460 nm bis 490 nm abstrahlen (gemäss dem Optoelectronic Designers Catalog, No. 5091-4573-E (693), von Hewlett Packard, Seiten 3-33 ff. arbeitet die Blaulicht-Diode vom Typ HLMP-DB15 mit einer Farbsättigung von 80% dominant (dominant wavelength) bei 481 nm (peak wavelength bei 468 nm) und weist eine Halbwertsbreite von etwa 75 nm auf (s. Fig. 1)), ist zu diesem Zweck offenbar ungeeignet, da diese nur eine geringe Strahlungsleistung aufweisen, die etwa zehn mal kleiner ist, als diejenige der Grünlicht-Dioden LEDg. Dies ist auf die starke Abhängigkeit des Wirkungsgrades der Leuchtdioden von der Wellenlänge des abgegebenen Lichtes zurückzuführen. Den höchsten Wirkungsgrad weisen Leuchtdioden auf, die im Rot- bis Infrarotbereich strahlen. Rechnerisch wurde ermittelt, dass die gewünschte Strahlung im normierten Farbbereich erst erreicht wird, wenn eine Anzahl n Grünlicht-Dioden mit einem Wirkungsgrad von x mit etwa einer Anzahl 3*n Blaulicht-Dioden gemischt wird, die etwa einen Wirkungsgrad von x/10 aufweisen. Das resultierende Verhältnis der Strahlungsleistungen von Grünlicht und Blaulicht wäre daher etwa 3,33 : 1. Signalleuchten mit dem angegebenen Verhältnis von Grün- und Blaulicht-Dioden würden daher insgesamt einen schlechten Wirkungsgrad und bei der normalerweise beschränkten Grösse der Signalleuchten eine zu geringe Strahlungsleistung aufweisen. Femer könnte die verhältnismässig grosse Anzahl von Blaulicht-Dioden Probleme bezüglich der Erkennbarkeit des Signals verursachen, falls dieses aus verschiedenen Blickwinkeln und Distanzen betrachtet wird. Die resultierende Farbe bei dem obenerwähnten Mischungsverhältnis wäre zudem stark entsättigt. Signalleuchten mit Grün- und Blaulicht-Dioden mit dem angegebenen Mischungsverhältnis sind daher für die praktische Anwendung nicht geeignet. Überraschenderweise konnte jedoch festgestellt werden, dass die verkehrstechnisch notwendige Unterscheidbarkeit zwischen Grün- und Gelblicht, die in Feldversuchen von den zuständigen Instanzen überprüft wird, jedoch bereits eintritt, wenn das Verhältnis der Strahlungsleistungen von Grünlicht und Blaulicht im Bereich von 8 : 1 bis 10 : 1 liegt. Die Stückzahlen der verwendeten Grün- und Blaulicht-Dioden LEDg, LEDb können grundsätzlich derart gewählt werden, dass die abgegebene Signalfarbe grün in der optische Wahmehmung in dem Farbbereich liegt, der gemäss den relevanten Normen zugelassen ist. Durch einen Vergleich der abgegebenen Signalfarbe mit den Farben des zugelassenen Bereichs kann daher ein passendes Mischungsverhältnis gefunden werden. Bei den oben angegebenen Wirkungsgradverhältnissen werden daher für n Grünlicht-Dioden zwischen n und 1,25*n Blaulicht-Dioden eingesetzt.
  • Allgemein formuliert werden für n erste Leuchtdioden LEDg, die einen Wirkungsgrad x aufweisen, a*n zweite Leuchtdioden LEDb vorgesehen, die einen Wirkungsgrad y aufweisen. Der Wert von a wird dazu im Bereich von x / (10 * y) bis x / (8 * y) gewählt. Normalerweise werden alle Leuchtdioden LEDg, LEDb mit derselben Spannung betrieben. Falls für einzelne Leuchtdioden LEDg, LEDb jedoch abweichende Betriebsströme verwendet werden, wird das Verhältnis der Leuchtdioden LEDg und LEDb wie folgt gewählt. Für m erste Leuchtdioden LEDg, die aufgrund des vorhandenen Wirkungsgrades und der zugeführten elektrischen Leistung eine Strahlungsleistung v abgeben, werden b*m zweite Leuchtdioden LEDb vorgesehen, die aufgrund des vorhandenen Wirkungsgrades und der zugeführten elektrischen Leistung eine Strahlungsleistung w abgeben. Der Wert von b wird dazu im Bereich von v / (10 * w) bis v / (8 * w) gewählt.
  • Wie in Fig. 1 dargestellt, sind daher nebst den Grünlicht-Dioden LEDg, die dominant im Wellenlängenbereich von 550 nm - 565 nm arbeiten, auch noch Blaulicht-Dioden LEDb vorgesehen, die dominant im Bereich von 460 nm - 490 nm arbeiten.
  • Bei der Verteilung der verschiedenfarbigen Leuchtdioden LEDg, LEDb ist bevorzugt darauf zu achten, dass das erzeugte Grünlicht unabhängig vom Blickwinkel immer mit dem gleichen Farbton wahrgenommen wird. Dies geschieht, indem die Frontscheibe in Segmente (normalerweise Kreissegmente) aufgeteilt wird, in denen die verschiedenfarbigen Leuchtdioden LEDg, LEDb abwechslungsweise aneinandergereiht werden. Vorzugsweise wird eine gerade Zahl von Kreissegmenten gewählt, von denen die erste Hälfte beginnend mit Grünlicht- und die zweite Hälfte beginnend mit Blaulicht-Dioden LEDg, LEDb bestückt ist. Ein Segment der ersten Hälfte wird dabei jeweils benachbart zu einem Segment der zweiten Hälfte angeordnet. Vorzugsweise verlaufen die Leuchtdioden-Reihen annähemd strahlenförmig vom Mittelpunkt der Frontscheibe nach aussen. Die (konzentrische) zumindest annähemd strahlenförmige Anordnung von Leuchtdioden-Reihen ist auch ohne vorgängige Segmentierung vorteilhaft anwendbar.
  • Vorzugsweise wird das Mischungsverhältnis und die Anordnung der Leuchtdioden LEDg, LEDb in Abhängigkeit des Blickwinkels den Bedürfnissen des Betrachters angepasst. Eine gewünschte wellenlängenabhängige Abstrahlcharaktedstik der Signalleuchte wird vorteilhafterweise auch erreicht, indem die Höhe der Grünlicht -Dioden LEDg relativ zur Höhe der Blaulicht -Dioden LEDb in Bezug zur Höhe der Frontscheibe entsprechend gewählt wird. Falls die Verschiebung der Wellenlänge des Grünlichts nur innerhalb eines kleinen Abstrahlwinkels erfolgen soll, können die Blaulicht -Dioden LEDb zurückversetzt oder vollständig in der Frontscheibe FS versenkt werden (siehe Fig. 2). Dadurch kann z.B. verhindert werden, dass in der Nähe der Signalleuchte ein übermässig grosser Blauanteil wahrgenommen wird. Die gewünschte Strahlungsabgabe der einzelnen Dioden kann femer auch durch eine entsprechend angepasste Zufuhr elektrischer Leistung nach Wunsch eingestellt werden.
  • Femer kann auch der Abstrahlwinkel der einzelnen Leuchtdioden LEDg, LEDb entsprechend gewählt werden. Zu diesem Zweck dienende Reflektoren können z.B. durch rotationskörperförmige Vertiefungen in der Frontscheibe geschaffen werden.
  • Durch die oben beschriebenen Massnahmen kann der Wellenlängenbereich der abgegebenen Strahlung auch in Abhängigkeit des Abstrahlwinkels gewählt werden. Aufgrund der festgestellten Umgebungsverhältnisse kann z.B. gewünscht werden, dass die Strahlung an Verkehrsteilnehmer, die sich in der Nähe der Lichtsignalvorrichtung befinden, mit einem geringeren Blauanteil abgegeben wird. Zudem können dadurch die normalerweise unterschiedlichen Abstrahlcharakteristiken der Dioden LEDg und LEDb kompensiert werden.
  • Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung zur Montage der Leuchtdioden LEDg bzw. LEDb. Die Vorrichtung weist eine mit elektrischen Anschlüssen versehene Schaltplatte SP auf, die mit einer Grundplatte GP verbunden ist, welche Öffnungen GPO zur Durchführung der Anschlussdrähte AD der Leuchtdioden LEDg bzw. LEDb aufweist. Zwischen den Platten SP und GP sind erste Distanzelemente DEa vorgesehen, durch die Befestigungsschrauben SWa geführt und mit zweiten Distanzelementen DEb verschraubt sind. Durch die Befestigungsschrauben SWa und die zweiten Distanzelemente DEb werden die Schaltplatte SP und die Grundplatte GP beidseits an die ersten Distanzelemente DEa angedrückt und fixiert. Die zweiten Distanzelemente DEb, die daher auch als Schraubenmuttem dienen, weisen vorzugsweise ein durchgehendes Gewinde auf, so dass von beiden Seiten Schrauben SWa, SWb eingedreht werden können. Dadurch kann die Grundplatte GP auf der der Schaltplatte SP abgewandten Seite zusätzlich mit einer Frontscheibe FS verbunden werden, welche Öffnungen FSOb, FSOg für die montierten Leuchtdioden LEDg, LEDb aufweist. Die in Fig. 2 links gezeigte Leuchtdiode LEDb ist zudem relativ zur andem Leuchtdiode LEDg nach hinten verschoben bzw. in die Frontscheibe FS hinein versenkt. Dazu ist die Grundplatte GP mit einer Vertiefung GPV versehen, innerhalb der die Leuchtdiode LEDb durch eine mit der Frontscheibe FS verbundene Hülse FSH gehalten ist. Aufgrund dieser relativen Verschiebung der Leuchtdioden LEDg, LEDb ergibt sich für die Grünlicht-Diode LEDg ein deutlich grösserer Abstrahlwinkel als für die Blaulicht-Diode LEDb.
  • Bei der Installation werden die Anschlussdrähte AD der Leuchtdioden LEDg, LEDb daher durch die Öffnungen GPO in der Grundplatte GP und durch Kontaktöffnungen in der Schaltplatte SP hindurchgeführt, bis die Anschlussplatte AP des Diodenkörpers auf der Grundplatte GP aufliegt. Die Anschlussdrähte AD werden anschliessend mit den auf der Schaltplatte SP vorgesehenen Anschlüssen verlötet. Zur Fixierung der mit der Schaltplatte SP verlöteten Leuchtdioden LEDg, LEDb wird die Frontscheibe FS derart mit der Grundplatte GP verbunden, dass die Diodenkörper ZK in die Öffnungen FSO hineinragen. Die Anschlussplatte AP des Diodenkörpers wird dadurch zwischen der Grundplatte GP und der Frontscheibe FS festgehalten. Die Höhe der zweiten Distanzelemente DEb ist dabei gleich oder nur wenig grösser gewählt als die Höhe der Anschlussplatte AP. Dadurch wird verhindert, dass ein unzulässig hoher Druck auf die Anschlussplatte AP ausgeübt wird. Die Frontscheibe FS lässt sich danach z.B. mittels den Schrauben SWb, die in das Distanzelement DEb eingeführt werden, problemlos montieren. Zur Fixierung und zum Schutz der Anschlussplatte AP wird die Grundplatte GP oder die Frontscheibe FS auf der der Anschlussplatte AP zugewandten Seite vorzugsweise mit einem elastischen Belag ES überzogen. Dadurch werden punktuelle Druckstellen auf der Anschlussplatte AP vermieden, die z.B. beim Auftreten von Temperaturdehnungen zur Zerstörung der Leuchtdiode führen könnten. Die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung erlaubt daher die schnelle Montage sowie die zuverlässige Befestigung der Leuchtdioden LEDg, LEDb.

Claims (12)

  1. Lichtsignalvorrichtung mit mindestens einer Signalleuchte, die zur Abgabe der Signalfarbe grün vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass erste Leuchtdioden (LEDg) vorgesehen sind, die (Grün-) Licht dominant im Wellenlängenbereich von 550 nm bis 565 nm abgeben, dass zweite Leuchtdioden (LEDb) vorgesehen sind, die (Blau-) Licht dominant im Wellenlängenbereich 460 nm bis 490 nm abgeben, dass die Stückzahlen der verwendeten ersten und zweiten Leuchtdioden (LEDg, LEDb) derart gewählt sind, dass die abgegebene Signalfarbe grün insbesondere gegen die Signalfarbe gelb die verkehrstechnisch notwendige Unterscheidbarkeit aufweist.
  2. Lichtsignalvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stückzahlen der verwendeten ersten und zweiten Leuchtdioden (LEDg, LEDb) derart gewählt sind, dass das Verhältnis der von den ersten und zweiten Leuchtdioden (LEDg, LEDb) abgegebenen Strahlungsleistungen im Bereich von 8:1 bis 10:1 liegt und dass insgesamt die gewünschte Strahlungsleistung erzielt wird.
  3. Lichtsignalvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass n erste Leuchtdioden (LEDg) vorgesehen sind, die einen Wirkungsgrad x aufweisen, dass a*n zweite Leuchtdioden (LEDb) vorgesehen sind, die einen Wirkungsgrad y aufweisen und dass der Wert von a im Bereich von x / (10 * y) bis x / (8 * y) gewählt ist.
  4. Lichtsignalvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass m erste Leuchtdioden (LEDg) vorgesehen sind, die aufgrund des vorhandenen Wirkungsgrades und der zugeführten elektrischen Leistung eine Strahlungsleistung v abgeben, dass b*m zweite Leuchtdioden (LEDb) vorgesehen sind, die aufgrund des vorhandenen Wirkungsgrades und der zugeführten elektrischen Leistung eine Strahlungsleistung w abgeben und dass der Wert von b im Bereich von v / (10 * w) bis v / (8 * w) gewählt ist.
  5. Lichtsignalvorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Leuchtdioden (LEDg, LEDb) innerhalb der Signalleuchte relativ zueinander derart angeordnet sind, dass die dominant abgegebene Strahlung für jede relevante Abstrahlrichtung in einem gewünschten, vorzugsweise im gleichen Farbbereich liegt.
  6. Lichtsignalvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Leuchtdioden (LEDg, LEDb) in Segmenten einer Frontscheibe (FS) oder einer Grundplatte (GP) getrennt nach Farbe abwechslungsweise aneinandergereiht sind und dass vorzugsweise eine gerade Zahl von Segmenten gewählt ist, von denen die erste Hälfte beginnend mit Grünlicht- und die zweite Hälfte beginnend mit Blaulicht-Dioden (LEDg, LEDb) bestückt ist.
  7. Lichtsignalvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden-Reihen annähemd strahlenförmig vom Mittelpunkt der Frontscheibe nach aussen verlaufen.
  8. Lichtsignalvorrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung der gewünschten Abstrahlwinkel die ersten und zweiten Leuchtdioden (LEDg, LEDb) auf entsprechender Höhe in Bezug zur Oberfläche der Frontscheibe (FS) oder der Grundplatte (GP) montiert sind oder ganz oder teilweise in der Frontscheibe (FS) versenkt sind.
  9. Lichtsignalvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einzelne der ersten und zweiten Leuchtdioden (LEDg, LEDb) mit Reflektoren versehen und/oder in eine bestimmte Richtung geneigt sind.
  10. Lichtsignalvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Leuchtdioden (LEDg, LEDb) einen annähemd zylindrischen Körper (ZK), eine Anschlussplatte (AP) sowie Anschlussdrähte (AD) aufweisen, dass die Anschlussplatte (AP) einerseits von einer Grundplatte (GP) und andererseits von einer Frontscheibe (FS) derart gehalten wird, dass der zylindrische Körper (ZK) durch Öffnungen (FSO) in der Frontscheibe (FS) nach aussen ragen und die Anschlussdrähte (AD) durch eine Öffnung (GPO) in der Grundplatte (GP) in das Innere der Signalleuchte geführt sind.
  11. Lichtsignalvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussplatte (AP) einerseits von einer elastischen Schicht (ES) sowie der Grundplatte (GP) und andererseits von der Frontscheibe (FS) gehalten wird und dass die Anschlussdrähte (AD) durch die elastische Schicht (ES) und eine Öffnung (GPO) in der Grundplatte (GP) in das Innere der Signalleuchte geführt sind.
  12. Lichtsignalvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stückzahlen der verwendeten ersten und zweiten Leuchtdioden (LEDg, LEDb) derart gewählt sind, dass die abgegebene Signalfarbe grün in der optische Wahmehmung in dem betreffenden genormten Farbbereich liegt.
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