DE19930584C1 - Optical signalling device for traffic control signal uses light source elements positioned on base plate with their positioning determining beam characteristic or light intensity distribution - Google Patents

Abstract

The optical signalling device has a number of light source elements (2), e.g. LED's, positioned on a base plate (1), with a condenser (3), e.g. a Fresnel lens, positioned at a given distance from the light source elements along the optical axis, for providing a parallel light beam. The beam has a required beam characteristic or light intensity distribution, determined by the positioning of the light source elements relative to the base plate.

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Signalgebereinrichtung, insbesondere für Verkehrssignalanlagen, nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 11.The invention relates to an optical signaling device, especially for traffic signal systems, according to the generic term of claims 1 and 11.

In der konventionellen Signalisierungstechnik für den Straßen- oder Schienenverkehr wird üblicherweise eine starke Lichtquelle mit kleinen Abmessungen wie z. B. der Glühfaden einer Glühlampe, in den Brennpunkt eines optischen Kondensors gestellt und ins Unendliche projiziert. Aufgrund der hohen Leuchtdichte der Lichtquelle entsteht eine sehr große Licht­ stärke innerhalb eines relativ kleinen und normierten Abstrahlwinkelbereichs, so daß das Signal auch aus großer Entfernung noch gut zu erkennen ist.In conventional signaling technology for the Road or rail traffic is usually a strong one Light source with small dimensions such as. B. the filament a light bulb, in the focus of an optical condenser placed and projected into infinity. Because of the high Luminance of the light source creates a very large light strength within a relatively small and standardized Beam angle range, so that the signal also from large Distance is still clearly visible.

Bekanntermaßen haben Glühlampen jedoch eine begrenzte Lebens­ dauer, wobei der Ausfall der für eine Signaleinrichtung ver­ wendeten Glühlampe stets mit einem Totalausfall der gesamten Signaleinrichtung verbunden ist. Deshalb müssen die beispielsweise bei Warnsignaleinrichtungen verwendeten Glüh­ lampen vorsorglich in regelmäßigen Zeitabständen gewechselt werden. Diese Zeitabstände sind weit kürzer als die durch­ schnittliche Lebensdauer der Lampe, so daß mit den Auswechs­ lungen ein erheblicher Material- und Zeitaufwand verbunden ist.However, incandescent lamps are known to have a limited life duration, the failure of the ver for a signaling device incandescent always used with a total failure of the entire Signal device is connected. So they have to glow used for example in warning signal devices lamps changed as a precaution at regular intervals become. These time intervals are much shorter than those through average life of the lamp, so that with the replacement a considerable expenditure of material and time is.

Auch bei anderen Leitsignaleinrichtungen bestehen ähnliche Probleme aufgrund der Verwendung herkömmlicher Glühlampen als Lichtquellen.Similar control signal devices also exist Problems due to the use of conventional incandescent lamps Light sources.

Aufgrund der hohen Ausfallempfindlichkeit konventioneller Glühlampen bietet es sich daher an, als Lichtquellen Halbleiter-Lichtemissionsdioden (LEDs) einzusetzen, da LEDs nicht nur eine erheblich höhere Lebensdauer, sondern auch einen besseren Wirkungsgrad bei der Umwandlung elektrischer Energie in Strahlungsenergie im sichtbaren Spektralbereich und - damit verbunden - eine geringere Wärmeabgabe und einen insgesamt geringeren Platzbedarf aufweisen. Um jedoch eine für eine Verkehrssignaleinrichtung oder eine vergleichbare Signaleinrichtung geeignete LED-Anordnung bereitzustellen, bedarf es ebenso wie bei der konventionellen Verkehrssignal- oder Bahnsignaleinrichtung einer Optik, die geeignet ist, das von den einzelnen LEDs abgestrahlte Licht derart zu bündeln, daß es auch in relativ großer Entfernung als eine ausgedehnte und hell leuchtende Lichtquelle wahrgenommen wird. An Signal­ geber im Straßenverkehr werden genaue und normierte optische Anforderungen hinsichtlich Abstrahlcharakteristik, Leucht­ dichteverteilung und Phantomlicht gestellt. Unter letzterem versteht man die Vortäuschung eines eingeschalteten Signal­ lichts durch einfallendes und von einem internen Reflektor reflektiertes Sonnenlicht.More conventional due to the high sensitivity to failure Incandescent lamps are therefore suitable as light sources Semiconductor light-emitting diodes (LEDs) use because LEDs not only a significantly longer lifespan, but also  better efficiency in converting electrical Energy in radiation energy in the visible spectral range and - associated with this - a lower heat emission and one overall need less space. However, around one for a traffic signal device or a comparable one To provide a suitable LED arrangement for the signaling device, just as with conventional traffic signal or path signaling device of an optical system which is suitable for the to bundle light emitted by the individual LEDs in such a way that it is even a relatively long distance as an extended one and brightly shining light source is perceived. On signal Road traffic sensors are precise and standardized optical Requirements regarding radiation characteristics, light density distribution and phantom light. Under the latter one understands the pretense of an activated signal light through incident and from an internal reflector reflected sunlight.

Bekannte Aufbauten für Straßenverkehrssignale mit einer LED- Lichtquelle weisen entweder Rotationssymmetrie auf, wodurch ein bestimmter Anteil des abgestrahlten Lichts verschwendet wird und zudem Probleme mit Phantomlicht auftreten können, oder sie besitzen eine komplizierte Optik, die eine kosten­ günstige Herstellung eines Signalgebereinsatzes erschweren. In der EP 0 860 805 A1 ist eine Signalgeberoptik beschrieben, bei welcher eine Vielzahl von Leuchtelementen im Inneren einer Signalkammer angeordnet sind und somit einen im wesent­ lichen flachen Leuchtkörper anstelle der bisher üblichen Glühlampen bilden, der auch ohne Verwendung eines Reflektors ein direkt in Richtung auf eine Streulinse gerichtetes Licht abgibt. Die Lichtquelle ist aus mindestens drei einzelnen Leuchtelementen zusammengesetzt, welche zumindest einen Großteil ihres Lichts in das Linsensystem abstrahlen, wo es von einem gemeinsamen Kondensor erfaßt und gebündelt und von der Streulinse nach gewählten Vorgaben verteilt wird. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß für die Festlegung einer Abstrahlcharakteristik eine Streulinse mit optischen Eigenschaften verwendet werden muß. Die Herstellung einer derartigen Streuscheibe mit optischen Eigenschaften und deren Einbau in die zweistufige optische Struktur sind jedoch relativ kompliziert und demzufolge kostenintensiv.Known structures for road traffic signals with an LED Light sources either have rotational symmetry, which means a certain proportion of the emitted light is wasted problems with phantom light, or they have complicated optics that cost one complicate cheap manufacture of a signal transmitter insert. EP 0 860 805 A1 describes a signaling device optics where a variety of lighting elements inside a signal chamber are arranged and thus essentially one Lich flat filament instead of the usual Incandescent bulbs form without using a reflector a light directed directly towards a diffusing lens delivers. The light source is made up of at least three individual ones Composed lighting elements, which at least one Most of their light is emitted into the lens system where it is captured and bundled by a common condenser and by the spreading lens is distributed according to selected specifications. This However, arrangement has the disadvantage that for fixing a beam pattern a scattering lens with optical  Properties must be used. The making of a such a lens with optical properties and their However, installation in the two-stage optical structure relatively complicated and therefore expensive.

Es ist demnach Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine optische Signaleinrichtung, insbesondere für Straßenverkehrs­ signale anzugeben, welche mit möglichst einfachen und unkom­ plizierten Maßnahmen eine geforderte Abstrahlcharakteristik oder Leuchtdichteverteilung liefert. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine optische Signalein­ richtung anzugeben, die ohne die Verwendung einer Streu­ scheibe mit optischen Eigenschaften eine geforderte Abstrahl­ charakteristik oder Leuchtdichteverteilung erzielen kann.It is therefore an object of the present invention to optical signaling device, in particular for road traffic to indicate signals which are as simple and uncomfortable as possible measures required a required radiation pattern or luminance distribution. In particular, it is a Object of the present invention, an optical signal to indicate direction without using a litter disc with optical properties a required radiation characteristic or luminance distribution.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Signaleinrichtung derart weiterzubilden, daß das durch die LEDs abgestrahlte Licht durch die optische Anordnung effizienter gesammelt werden kann.It is another object of the present invention, one Generic signal device to develop such that the light emitted by the LEDs through the optical Arrangement can be collected more efficiently.

Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der kennzeichnenden Teile der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Demgemäß beschreibt die vorliegende Erfindung eine optische Signal­ gebereinrichtung, mit einer Mehrzahl von Leuchtelementen, die auf einer Grundplatte angeordnet sind, und einem Kondensor, der in einem festgelegten Abstand von den Leuchtelementen auf einer optischen Achse angeordnet ist, um das von den Leucht­ elementen abgestrahlte Licht ins Unendliche zu projizieren.These tasks are characterized by the characteristics of the Parts of the independent claims solved. Accordingly the present invention describes an optical signal donor device, with a plurality of lighting elements, the are arranged on a base plate and a condenser, the at a specified distance from the lighting elements an optical axis is arranged around that of the lights projecting light emitted into infinity.

Aufgrund dieser Anordnung ist jedem Leuchtelement eine Abstrahlrichtung zugeordnet, so daß die Leuchtdichte in einer bestimmten Abstrahlrichtung von der Leuchtdichteverteilung für andere Abstrahlrichtungen weitgehend entkoppelt ist. Mit Vorteil kann durch diese Anordnung eine bestimmte, vorge­ gebene Abstrahlcharakteristik oder Leuchtdichteverteilung einzig durch die Anordnung der Leuchtelemente auf der Grund­ platte erreicht werden. Because of this arrangement, each lighting element is one Direction of radiation assigned, so that the luminance in a determined radiation direction from the luminance distribution is largely decoupled for other radiation directions. With Advantage can be given by this arrangement, a certain given radiation pattern or luminance distribution only by the arrangement of the lighting elements on the bottom plate can be reached.  

Die Erfindung hat den großen Vorteil, daß die Erzielung einer bestimmten, geforderten Abstrahlcharakteristik oder Leucht­ dichteverteilung in einer optischen Signalgebereinrichtung durch einen erheblich vereinfachten optischen Aufbau erzielt werden kann. Es kann nämlich auf die im Stand der Technik zwingend erforderliche Streuscheibe für die Erzeugung der Lichtverteilung verzichtet werden. Als Kondensor kann eine Standard-Fresnellinse verwendet werden. Die Fresnellinse projiziert die Lichtquelle ins Unendliche. Damit jedoch nicht das Raster der Anordnung der Leuchtelemente ins Unendliche abgebildet wird, kann der Kondensor derart von der Ebene der Leuchtelemente beabstandet werden, daß die Leuchtelemente geringfügig außerhalb der Fokusebene des Kondensors liegen. Alternativ dazu kann auch die Fokusbedingung exakt erfüllt werden, jedoch auf dem Kondensor, insbesondere auf dessen den Leuchtelementen zugewandten Oberfläche optische Strukturen für eine gezielte Defokussierung, insbesondere Kugellinsen angeordnet werden.The invention has the great advantage that the achievement of a certain, required radiation characteristics or light density distribution in an optical signaling device achieved by a significantly simplified optical structure can be. This is because it can be based on the prior art  mandatory spreading disc for the generation of Light distribution can be dispensed with. As a condenser Standard Fresnel lens can be used. The Fresnel lens projects the light source to infinity. But not with that the grid of the arrangement of the light elements to infinity is depicted, the condenser can be viewed from the plane of the Light elements are spaced that the light elements are slightly outside the focus plane of the condenser. Alternatively, the focus condition can be met exactly be, but on the condenser, especially on the Optical structures surface facing light elements for targeted defocusing, especially spherical lenses to be ordered.

Als Leuchtelemente werden vorzugsweise LEDs, insbesondere SMT-fähige LEDs, verwendet. Dabei wird vorzugsweise eine LED- Bauform verwendet, wie sie in dem Artikel "SIEMENS SMT-TOP- LED für die Oberflächenmontage" von F. Möllmer und G. Waitl in der Zeitschrift "SIEMENS Components" 29 (1991), Heft 4, S. 147, beschrieben und dort in Fig. 1A, B dargestellt ist. Dem­ entsprechend ist die Grundplatte nach der vorliegenden Erfin­ dung vorzugsweise eine Platine, insbesondere eine Metall­ kernplatine, die zur weiteren Verbesserung der Wärmeabfuhr zusätzlich auf einen geeigneten Kühlkörper aufgebracht sein kann.LEDs, in particular SMT-capable LEDs, are preferably used as lighting elements. An LED design is preferably used, as described in the article "SIEMENS SMT-TOP-LED for surface mounting" by F. Möllmer and G. Waitl in the magazine "SIEMENS Components" 29 ( 1991 ), No. 4, p. 147 and described there in FIGS. 1A, B. Accordingly, the base plate according to the present inven tion is preferably a circuit board, in particular a metal core board, which can be additionally applied to a suitable heat sink to further improve the heat dissipation.

In einer vorzugsweise für Straßenverkehrsampeln verwendeten Ausführungsform sendet die optische Signalgebereinrichtung kein Licht in Richtung schräg nach oben, so daß auch umge­ kehrt von schräg oben einfallendes Sonnenlicht nicht auf die Leuchtelemente auftreffen kann, so daß diese kein Phantom­ licht erzeugen können. Um auch bei allen anderen denkbaren Ausführungsformen das Auftreten von Phantomlichtreflexen zu vermeiden, kann die Grundplatte außerhalb der Leuchtelemente schwarz eingefärbt sein. In one used preferably for traffic lights Embodiment sends the optical signaling device no light in an upward direction, so that vice versa does not return sunlight from diagonally above Luminous elements can hit, so that this is not a phantom can generate light. To also with all other conceivable Embodiments to the occurrence of phantom light reflections can avoid the base plate outside the lighting elements be colored black.  

Weiterhin beschreibt die Erfindung eine optische Signal­ gebereinrichtung, mit einer Mehrzahl von Leuchtelementen, die auf einer Grundplatte angeordnet sind, und einem Kondensor, der in einem festgelegten Abstand von den Leuchtelementen auf einer optischen Achse angeordnet ist, um das von den Leucht­ elementen abgestrahlte Licht ins Unendliche zu projizieren, wobei eine bestimmte, vorgegebene Abstrahlcharakteristik oder Leuchtdichteverteilung durch die Anordnung der Leuchtelemente auf der Grundplatte und/oder durch die optischen Eigenschaf­ ten einer gegebenenfalls vorhandenen Streulinse nach gewähl­ ten Vorgaben erzielt wird, und wobei der Kondensor nach außen gewölbt ist.The invention also describes an optical signal donor device, with a plurality of lighting elements, the are arranged on a base plate and a condenser, the at a specified distance from the lighting elements an optical axis is arranged around that of the lights projecting emitted light into infinity, where a certain, predetermined radiation characteristic or Luminance distribution through the arrangement of the lighting elements on the base plate and / or through the optical properties ten of a scatter lens, if available ten specifications is achieved, and with the condenser to the outside is arched.

Eine derartige optische Signalgebereinrichtung weist eine erheblich effizientere Lichtsammelcharakteristik auf. Auch hier besteht der Kondensor vorzugsweise aus einer Fresnel­ linse. Da Fresnellinsen für derartige Anwendungszwecke beson­ ders vorteilhaft aus Kunststoff im Spritzgußverfahren her­ stellbar sind, können auch erfindungsgemäß gekrümmte Fres­ nellinsen relativ problemlos hergestellt werden.Such an optical signaling device has one significantly more efficient light collection characteristics. Also here the condenser preferably consists of a Fresnel lens. Because Fresnel lenses for such applications ders advantageous from plastic in the injection molding process are adjustable, curved Fres can also be inventively lens lenses can be produced relatively easily.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungsfiguren näher erläutert. Es zeigen:The following are exemplary embodiments of the present Invention with reference to the accompanying drawing figures explained. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungs­ beispiels einer erfindungsgemäßen optischen Signalgebereinrichtung; Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of an optical signaling device according to the invention;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungs­ beispiels einer erfindungsgemäßen optischen Signalgebereinrichtung; Figure 2 is a sectional view of another embodiment example of an optical signaling device according to the invention.

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen optischen Signalgebereinrichtung; Fig. 3 is a perspective view of another embodiment of an optical signal transmitter device according to the invention;

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Platine enthaltend eine Leiterbahnstruktur für die Aufnahme von Leucht­ elementen. Fig. 4 is a plan view of a circuit board containing an interconnect structure for receiving light elements.

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel für eine opti­ sche Signalgebereinrichtung nach der vorliegenden Erfindung perspektivisch dargestellt. Auf einer Grundplatte 1, vorzugsweise einer Platine wie einer Metallkernplatine oder dergleichen, ist eine Mehrzahl von Leuchtelementen 2 wie Lichtemissionsdioden (LEDs) in einer vorgegebenen Verteilung angeordnet. Diese Verteilung bestimmt die Abstrahlcharakte­ ristik oder Leuchtdichteverteilung der optischen Signalgeber­ einrichtung. Die Grundplatte 1 kann auf einen zusätzlichen metallischen Kühlkörper aufgebracht sein, um die Wärmeablei­ tung von den LEDs zusätzlich zu verbessern, so daß diese mit höherem Strom betrieben werden können und somit die Lichtaus­ beute gesteigert werden kann. Die Grundplatte 1 kann in einer Steckvorrichtung mit einer schlitzförmigen Öffnung aufgenommen werden, welche gleichzeitig als Spannungsversor­ gung für die LEDs dient.In Fig. 1, a first embodiment for an opti cal signaling device according to the present invention is shown in perspective. A plurality of light-emitting elements 2 such as light-emitting diodes (LEDs) are arranged in a predetermined distribution on a base plate 1 , preferably a circuit board such as a metal core board or the like. This distribution determines the radiation characteristic or luminance distribution of the optical signaling device. The base plate 1 can be applied to an additional metallic heat sink in order to additionally improve the heat dissipation from the LEDs, so that they can be operated with higher current and thus the light output can be increased. The base plate 1 can be received in a plug-in device with a slot-shaped opening, which also serves as a voltage supply for the LEDs.

Auf einer optischen Achse A ist in einem vorgegebenen Abstand von der Grundplatte 1 ein Kondensor 3, vorzugsweise eine Fresnellinse derart angeordnet, daß die optische Achse A durch ihren Mittelpunkt verläuft. Als Fresnellinse kann eine Standard-Fresnellinse verwendet werden, die üblicherweise aus Kunststoff im Spritzgußverfahren hergestellt wird und die Form einer Kreisscheibe mit einem Standard-Durchmesser von 200 mm aufweist. Der Kondensor 3 hat die Aufgabe, das von den LEDs abgestrahlte Licht ins Unendliche zu projizieren. In Strahlrichtung kann hinter dem Kondensor 3 noch zusätzlich eine Abschlußscheibe 4 verwendet werden. Als Abschlußscheibe 4 kann die in üblichen Straßenverkehrssignalen bereits im Einsatz befindliche Streuscheibe verwendet werden, die jedoch auf die Abstrahlcharakteristik keinen wesentlichen Einfluß mehr hat. A condenser 3 , preferably a Fresnel lens, is arranged on an optical axis A at a predetermined distance from the base plate 1 such that the optical axis A runs through its center. A standard Fresnel lens can be used as the Fresnel lens, which is usually produced from plastic by injection molding and has the shape of a circular disk with a standard diameter of 200 mm. The condenser 3 has the task of projecting the light emitted by the LEDs to infinity. In the beam direction, an end plate 4 can also be used behind the condenser 3 . The lens already in use in conventional road traffic signals can be used as the lens 4 , but this has no significant influence on the radiation characteristic.

Vorteilhaft ist es, wenn lediglich die Leuchtdichteverteilung der LEDs ins Unendliche projiziert wird, nicht jedoch die Punktmatrix der LEDs, wenn also die optische Abbildung nicht exakt ausgeführt wird. Dies kann zum einen dadurch erreicht werden, daß die Grundplatte 1 nicht exakt in der Brennebene des Kondensors 3 angeordnet wird.It is advantageous if only the luminance distribution of the LEDs is projected to infinity, but not the dot matrix of the LEDs, that is if the optical imaging is not carried out exactly. On the one hand, this can be achieved in that the base plate 1 is not arranged exactly in the focal plane of the condenser 3 .

Eine andere Variante ist in Fig. 2 dargestellt. Bei dieser Anordnung sitzt die Grundplatte 1 bzw. die LEDs 2 exakt in der Fokusebene des Kondensors 3, dieser weist jedoch auf seiner den LEDs 2 zugewandten Oberfläche zusätzlich kleine optische Strukturen auf, die zu einer gezielten Defokussierung führen. Bevorzugterweise werden die optischen Strukturen durch kleine, nicht den einzelnen LEDs zugeordneten Kugellinsen mit einer relativ zu dem Abstand der Grundplatte 1 zu dem Kondensor 3 kleinen Brennweite gebildet. Insbesondere hat sich gezeigt, daß bei einer standardmäßigen Verkehrssignalanlage aufgrund der darin gegebenen Abmessungen Kugellinsen mit einer Brennweite von 1/6 des Abstandes Grundplatte-Kondensor vorteilhaft eingesetzt werden können.Another variant is shown in FIG. 2. In this arrangement, the base plate 1 or the LEDs 2 are seated exactly in the focal plane of the condenser 3 , but this has additional small optical structures on its surface facing the LEDs 2 , which lead to targeted defocusing. The optical structures are preferably formed by small spherical lenses, not assigned to the individual LEDs, with a small focal length relative to the distance between the base plate 1 and the condenser 3 . In particular, it has been shown that ball lenses with a focal length of 1/6 of the distance between the base plate and the condenser can advantageously be used in a standard traffic signal system due to the dimensions given therein.

Durch die in den Fig. 1 und 2 gezeigten Anordnungen kann ohne komplizierte optische Strukturen erreicht werden, daß eine normgerechte Lichtstärke- und Leuchtdichteverteilung gegeben ist. Da sich der Abstrahlbereich fast ausschließlich auf den Raumbereich unterhalb der optischen Achse A be­ schränkt, sind von Phantomlichtquellen (Sonneneinstrahlung), die von oberhalb der optischen Achse A auf die Signalgeber­ einrichtung einstrahlen, keine störenden Reflexe zu erwarten, da die Strahlung einer Lichtquelle, die von oben auf die Signalgebereinrichtung einstrahlt, durch die Fresneloptik auf einen Punkt fokussiert wird, der außerhalb der LED-Anordnung auf der Grundplatte 1 liegt. Die Grundplatte 1 kann zur zusätzlichen Unterdrückung von Phantomlichtreflexen an den Stellen, an denen keine LEDs positioniert sind, auch noch schwarz eingefärbt sein. The arrangements shown in FIGS. 1 and 2 can be achieved without complicated optical structures that a standardized light intensity and luminance distribution is given. Since the radiation area is almost exclusively limited to the area below the optical axis A, phantom light sources (solar radiation) that shine onto the signal generator from above the optical axis A are not expected to cause any disturbing reflections, since the radiation from a light source that Shines from above onto the signaling device, through which Fresnel optics focus on a point that lies outside the LED arrangement on the base plate 1 . The base plate 1 can also be colored black for additional suppression of phantom light reflections at the locations where no LEDs are positioned.

In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Metallisie­ rungsstruktur auf einer Platine zum Aufbringen von SMT­ fähigen Power-TOPLEDs® dargestellt. Derartige LEDs weisen üblicherweise einen Anoden- und drei Kathodenanschlüsse auf, so daß für jede LED vier Anschlußpads notwendig sind. Bei jeder dargestellten Vierergruppe von Anschlußpads wird somit eine LED im SMT-Verfahren aufgelötet. Durch die resultierende Verteilung der LEDs wird eine normgerechte Abstrahlcharakte­ ristik einer Signalgebereinrichtung erzielt. Durch die groß­ flächigen Anschlußpads +/- wird die gesamte elektrische Schaltung in dem Steckverbinder elektrisch kontaktiert. Die Verwendung derart kleiner Standard-LED-Bauformen ermöglicht aufgrund der kleinen Baugröße den Einsatz vieler voneinander unabhängiger Einzel-LEDs, was bei geeigneter Bestromung die Funktionsfähigkeit des Signals trotz eines eventuellen Aus­ falles einzelner LEDs gewährleistet. Dieser Aspekt ist vor allem für den Einsatz in Bereichen des Schienenverkehrs (Bahnübergänge) von Bedeutung, da hier besonders hohe Anfor­ derungen an die Betriebssicherheit der Signale gestellt werden.In FIG. 4, an exemplary embodiment of a metallization structure is approximately on a circuit board for applying SMT-capable power TOPLEDs® shown. Such LEDs usually have one anode and three cathode connections, so that four connection pads are necessary for each LED. For each group of four pads shown, an LED is soldered using the SMT method. The resultant distribution of the LEDs achieves a standard-compliant radiation characteristic of a signal transmitter device. The large electrical connection pads +/- make electrical contact with the entire electrical circuit in the connector. The use of such small standard LED designs enables the use of many independent individual LEDs due to the small size, which, with suitable current supply, ensures the functionality of the signal despite a possible failure of individual LEDs. This aspect is particularly important for use in areas of rail traffic (level crossings), since particularly high demands are placed on the operational reliability of the signals.

Die Abstrahlcharakteristik der optischen Signalgebereinrich­ tung der vorliegenden Erfindung ist über die Anordnung der Leuchtelemente exakter einstellbar als über komplizierte optische Strukturen. Es ist nur die Anordnung der LEDs auf der Grundplatte 1 und eine Standard-Fresneloptik notwendig. Die in Ampel- und Signalanlagen üblicherweise bereits eingebaute Abschlußstreuscheibe kann weiterverwendet werden, da sie keinen wesentlichen Beitrag zur Lichtverteilung mehr liefert.The radiation characteristic of the optical Signalgebereinrich device of the present invention can be adjusted more precisely via the arrangement of the lighting elements than via complicated optical structures. Only the arrangement of the LEDs on the base plate 1 and a standard Fresnel optics are necessary. The final diffusing screen, which is usually already installed in traffic light and signal systems, can continue to be used since it no longer makes a significant contribution to the light distribution.

In Fig. 3 ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung dargestellt, der von der Art und Weise der Erzielung der Abstrahlcharakteristik oder Leuchtdichteverteilung unabhängig zu sehen ist. Eine in Fig. 3 gezeigte Signalgebereinrichtung weist eine Grundplatte 1 und eine Mehrzahl darauf angeordne­ ter Leuchtelemente 2 auf. In einem Abstand davon ist auf einer optischen Achse A ein Kondensor 3, vorzugsweise eine Fresnellinse, angeordnet, deren Aufgabe es ist, das von den Leuchtelementen 2 abgestrahlte Licht ins Unendliche zu projizieren. Die Grundplatte 1 mit den Leuchtelementen 2 ist im wesentlichen in der Brennebene der Fresnellinse angeord­ net. Um die Lichtsammelcharakteristik der Fresnellinse zu erhöhen, ist dieser nach außen gewölbt. Anders gesagt, ist die Fresnellinse derart geformt, daß vom Mittelpunkt bis zum Rand verlaufende Linien einen Bogen um die Grundplatte 1 beschreiben, also in Richtung auf die Grundplatte 1 gekrümmt sind.In Fig. 3, a further aspect of the present invention is shown, which can be seen regardless of the type and manner of achieving the emission or luminance distribution. A signal transmitter device shown in FIG. 3 has a base plate 1 and a plurality of light elements 2 arranged thereon. At a distance from this, a condenser 3 , preferably a Fresnel lens, is arranged on an optical axis A, the task of which is to project the light emitted by the lighting elements 2 to infinity. The base plate 1 with the lighting elements 2 is net angeord substantially in the focal plane of the Fresnel lens. In order to increase the light collecting characteristic of the Fresnel lens, it is curved outwards. In other words, the Fresnel lens is shaped such that lines running from the center to the edge describe an arc around the base plate 1 , that is to say they are curved in the direction of the base plate 1 .

Da als Fresnellinse eine kreisförmige Standard-Fresnelscheibe verwendet wird, die aus einem Kunststoff im Spritzgußverfah­ ren hergestellt wird, läßt sich eine derartige Scheibe relat­ iv einfach mit einer gewünschten Krümmung herstellen. Durch die Verwendung einer derartigen Fresnellinse kann somit die Lichtausbeute einer erfindungsgemäßen optischen Signalgeber­ einrichtung gesteigert werden.As a Fresnel lens, a circular standard Fresnel lens is used, which is made of a plastic by injection molding ren is produced, such a disc can be relat iv simply produce with a desired curvature. By the use of such a Fresnel lens can thus Luminous efficacy of an optical signal transmitter according to the invention furnishings can be increased.

Die beiden Aspekte der vorliegenden Erfindung können auch miteinander kombiniert werden. Ein - wie in Fig. 3 be­ schrieben - gewölbter Kondensor 3 kann demgemäß auch bei einer wie in den Fig. 1, 2 und 4 dargestellten Ausfüh­ rungsform einer optischen Signalgebereinrichtung zum Einsatz kommen. The two aspects of the present invention can also be combined with one another. A - as described in FIG. 3 be - curved condenser 3 can accordingly also be used in an embodiment of an optical signaling device as shown in FIGS . 1, 2 and 4.

BezugszeichenlisteReference list

11

Grundplatte
Base plate

22nd

Lichtemissionsdioden
Light emitting diodes

33rd

Kondensor
Condenser

33rd

A Kugellinsen
A spherical lenses

44th

Abschlußscheibe
A Optische Achse
Cover lens
A Optical axis

Claims (12)

1. Optische Signalgebereinrichtung, mit

• - einer Mehrzahl von Leuchtelementen (2), die auf einer Grundplatte (1) angeordnet sind, und
• - einem Kondensor (3), der in einem festgelegten Abstand von den Leuchtelementen (2) auf einer optischen Achse (A) angeordnet ist, um das von den Leuchtelementen (2) abge­ strahlte Licht ins Unendliche zu projizieren,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - eine bestimmte vorgegebene Abstrahlcharakteristik oder Leuchtdichteverteilung einzig durch die Anordnung der Leucht­ elemente (2) auf der Grundplatte (1) erzielt wird.

1. Optical signaling device, with

• - A plurality of lighting elements ( 2 ) which are arranged on a base plate ( 1 ), and
• - A condenser ( 3 ) which is arranged at a fixed distance from the lighting elements ( 2 ) on an optical axis (A) in order to project the light emitted by the lighting elements ( 2 ) into infinity,

characterized in that

• - A certain predetermined radiation characteristic or luminance distribution is achieved only by the arrangement of the lighting elements ( 2 ) on the base plate ( 1 ).

2. Optische Signalgebereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Leuchtelemente (2) geringfügig außerhalb der Fokusebene des Kondensors (3) liegen.

2. Optical signaling device according to claim 1, characterized in that

• - The lighting elements ( 2 ) lie slightly outside the focal plane of the condenser ( 3 ).

3. Optische Signalgebereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Leuchtelemente (2) in der Fokusebene des Kondensors (3) liegen, und
• - auf dem Kondensor (3), insbesondere auf dessen, den Leuchtelementen (2) zugewandten Oberfläche optische Struk­ turen für eine gezielte Defokussierung angeordnet sind.

3. Optical signaling device according to claim 1, characterized in that

• - The lighting elements ( 2 ) lie in the focal plane of the condenser ( 3 ), and
• - On the condenser ( 3 ), in particular on its, the lighting elements ( 2 ) facing surface optical structures for a targeted defocusing are arranged.

4. Optische Signalgebereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die optischen Strukturen Kugellinsen (3A) sind, die
• - auf der Oberfläche des Kondensors (3) derart angebracht sind, daß ihre gewölbte Fläche den Leuchtelementen (2) zugewandt ist, und
• - eine relativ zu dem Abstand Grundplatte (1)-Kondensor (3) kleine Brennweite, insbesondere 1/6 davon aufweisen.

4. Optical signaling device according to claim 3, characterized in that

• - The optical structures are spherical lenses ( 3 A)
• - Are mounted on the surface of the condenser ( 3 ) in such a way that their curved surface faces the lighting elements ( 2 ), and
• - Have a small focal length, in particular 1/6 thereof, relative to the distance between the base plate ( 1 ) and the condenser ( 3 ).

5. Optische Signalgebereinrichtung nach einem der vorge­ nannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Kondensor (3) eine Fresnellinse ist.

5. Optical signaling device according to one of the pre-mentioned claims, characterized in that

• - The condenser ( 3 ) is a Fresnel lens.

6. Optische Signalgebereinrichtung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Leuchtelemente (2) LEDs, insbesondere SMT-fähige LEDs sind.

6. Optical signaling device according to one of the preceding claims, characterized in that

• - The lighting elements ( 2 ) are LEDs, in particular SMT-capable LEDs.

7. Optische Signalgebereinrichtung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Grundplatte (1) eine Platine, insbesondere eine Metallkernplatine, ist.

7. Optical signaling device according to one of the preceding claims, characterized in that

• - The base plate ( 1 ) is a board, in particular a metal core board.

8. Optische Signalgebereinrichtung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Grundplatte (1) auf einem Kühlkörper aufgebracht ist.

8. Optical signaling device according to one of the preceding claims, characterized in that

• - The base plate ( 1 ) is applied to a heat sink.

9. Optische Signalgebereinrichtung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Grundplatte (1) außerhalb der Bereiche der Leucht­ elemente (2) schwarz eingefärbt ist.

9. Optical signaling device according to one of the preceding claims, characterized in that

• - The base plate ( 1 ) outside the areas of the lighting elements ( 2 ) is colored black.

10. Optische Signalgebereinrichtung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Kondensor (3) nach außen gewölbt ist.

10. Optical signaling device according to one of the preceding claims, characterized in that

• - The condenser ( 3 ) is curved outwards.

11. Optische Signalgebereinrichtung, mit

• - einer Mehrzahl von Leuchtelementen (2), die auf einer Grundplatte (1) angeordnet sind, und
• - einem Kondensor (3), der in einem festgelegten Abstand von den Leuchtelementen (2) auf einer optischen Achse (A) angeordnet ist, um das von den Leuchtelementen (2) abge­ strahlte Licht ins Unendliche zu projizieren, wobei
• - eine bestimmte vorgegebene Abstrahlcharakteristik oder Leuchtdichteverteilung durch die Anordnung der Leuchtelemente (2) auf der Grundplatte (1) und/oder durch die optischen Eigenschaften einer gegebenenfalls vorhandenen Streulinse nach gewählten Vorgaben erzielt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Kondensor (3) nach außen gewölbt ist.

11. Optical signaling device, with

• - A plurality of lighting elements ( 2 ) which are arranged on a base plate ( 1 ), and
• - A condenser ( 3 ) which is arranged at a fixed distance from the lighting elements ( 2 ) on an optical axis (A) in order to project the light emitted by the lighting elements ( 2 ) to infinity, wherein
• a specific, predetermined radiation characteristic or luminance distribution is achieved by the arrangement of the lighting elements ( 2 ) on the base plate ( 1 ) and / or by the optical properties of a scatter lens, if any, according to selected specifications,

characterized in that

• - The condenser ( 3 ) is curved outwards.

12. Optische Signalgebereinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Kondensor (3) eine Fresnellinse ist.

12. Optical signaling device according to claim 11, characterized in that

• - The condenser ( 3 ) is a Fresnel lens.