Die vorliegende Erfindung betrifft eine Signalleuchte mit lichtemittierenden Dioden.

Es ist bekannt, dass aus verschiedenen Gründen, insbesondere zur Verringerung des Stromverbrauchs, die mit Glühbirnen und Deflektoren betriebenen, herkömmlichen Signalleuchten zunehmend durch Signalleuchten ersetzt werden, deren Lichtbündel von einer Matrix lichtemittierender Dioden ausgesendet wird, die in einem Gehäuse angebracht sind, das von einer Frontlinse geschlossen ist.

Es versteht sich auch, dass Verkehrsteilnehmer die an Verkehrswegen aufgestellten Signalleuchten nur entsprechend wahrnehmen, wenn das von der Dioden-Matrix emittierte Strahlenbündel sowohl in einer vertikalen Ebene als auch in einer horizontalen Ebene wirksam konzentriert, abgelenkt und gestreut wird. Außerdem ist es erforderlich, Vorkehrungen zu treffen, um einen Phantomeffekt zu vermeiden, d. h. ein vermeintliches Aufleuchten der Signalleuchte, wenn diese in einem kleinen Einfallswinkel von der Sonne beleuchtet wird. Eine solche Signalleuchte ist in Dokument EP 523 927 beschrieben.

Ziel der Erfindung ist es, eine Signalleuchte anzugeben, deren Struktur den Phantomeffekt verringert und vorzugsweise ebenso den Transmissionswirkungsgrad verbessert.

Zur Realisierung dieses Ziels wird erfindungsgemäß eine Signalleuchte angegeben, die ein Gehäuse umfasst, das von einer Frontlinse geschlossen ist und in dem eine Stützplatte, die lichtemittierende Dioden trägt, eine transparente Kollimatorplatte, die zwischen den lichtemittierenden Dioden und der Frontlinse angeordnet ist und auf der zur Frontlinse gewandten Seite Streulinsen umfasst, die zueinander parallel verlaufende zylindrische Rippen aufweisen, und eine zwischen der Kollimatorplatte und der Frontlinse angeordnete Anti-Phantom-Maske angebracht sind, die opake Segmente umfasst, die Schlitze begrenzen, die sich gemäß einer den zylindrischen Rippen entsprechenden Richtung erstrecken.

So kann man durch eine entsprechende Ausrichtung der Streulinsen und der Schlitze der Anti-Phantom-Maske gleichzeitig eine gute Transmission des Lichtstrahlenbündels in die gesuchten Richtungen und eine Beseitigung von parasitären Reflexionen in diese gleichen Richtungen sicherstellen sowie eine homogene Streuung in einer zur Richtung der zylindrischen Rippen senkrecht verlaufenden Ebene gewährleisten. Dabei wird der Phantomeffekt in der Ebene verringert, in der er am meisten stört, d. h. in einer Ebene, die mit der zu den Rippen senkrecht verlaufenden Ebene einen kleinen Einfallswinkel hat.

Nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung umfasst die Kollimatorplatte auf einer zu den lichtemittierenden Dioden gewandten Seite Sammellinsen.

So ist es durch eine Verteilung der Funktionen auf die zwei Seiten der Kollimatorplatte möglich, bei einfach geformten Linsen, d. h. Linsen mit geringen Produktionskosten, jede Funktion zu realisieren und einen hervorragenden Transmissionswirkungsgrad zu erhalten, wodurch der gesamte Transmissionswirkungsgrad verbessert wird.

Nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Sammellinsen als Drehkörper ausgebildete individuelle asphärische Linsen, die gegenüber den lichtemittierenden Dioden angeordnet sind. Dadurch wird das von den lichtemittierenden Dioden abgegebene Strahlenbündel unmittelbar zu einem parallelen Strahlenbündel mit einem hohen Transmissionswirkungsgrad gebündelt.

Vorzugsweise haben die Sammellinsen in diesem Ausführungsbeispiel eine Drehachse, die gegenüber einer Drehachse der entsprechenden lichtemittierenden Diode versetzt ist. Auf diese Weise erhält man ein paralleles Strahlenbündel, das in einem Winkel, welcher der Distanz zwischen den Drehachsen entspricht, so abgelenkt wird, dass die gesuchte Ablenkung durch eine einfache Bestimmung des Versetzungsabstands zwischen den Drehachsen erreicht wird.

Nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Kollimatorplatte eine Symmetrieachse auf und umfasst kreisförmige Kollimatorrippen, die um die Symmetrieachse zentriert sind. Die lichtemittierenden Dioden sind gemäß einer Matrix in der Nähe des Brennpunktes der Kollimatorrippen angeordnet.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden beim Durchlesen der folgenden Beschreibung, die einer bevorzugten, nicht begrenzten Ausführungsform der Erfindung folgt, in Bezug auf die anliegenden Zeichnungen besser verdeutlicht werden. In den Zeichungen zeigen:

1 eine perspektivische Explosionsansicht der Signalleuchte nach der Erfindung,

2 eine Teilvorderansicht der Kollimatorplatte von der zur Frontlinse gedrehten Seite,

3 eine vergrößerte Schnittansicht einer Sammellinse und entsprechender Streulinsen entlang der Linie III-III der 2,

4 eine vergrößerte Teilschnittansicht der Anti-Phantom-Maske entlang der Linie IV-IV der 1,

5 eine schematische Darstellung der Leuchte nach der Erfindung, welche den Verlauf des von einer Diode emittierten Strahlenbündels in einer vertikalen Ebene zeigt,

6 eine ähnliche schematische Darstellung wie in 5, welche den Verlauf des von einer Diode emittierten Strahlenbündels in einer horizontalen Ebene zeigt,

7 eine schematische Schnittansicht in einer vertikalen Ebene durch die obere Hälfte einer Signalleuchte nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

8 eine Teilvorderansicht der Kollimatorseite der Kollimatorplatte der 7,

9 eine vergrößerte Detailansicht von zwei Rippen des zentralen Teils der Kollimatorplatte der 7,

10 eine vergrößerte Detailansicht von zwei Rippen des peripheren Teils der Kollimatorplatte der 7,

11 eine vergrößerte Detailansicht der Frontlinse von 7.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen 1 bis 6 umfasst die Signalleuchte nach der Erfindung auf bekannte Weise ein Gehäuse 1, das von einer Frontlinse 2 geschlossen ist und eine Stützplatte 3 enthält, die lichtemittierende Dioden 4 trägt. Auf ebenso bekannte Weise ist die Stützplatte 3 vorzugsweise eine gedruckte Schaltung, die an eine Steuereinheit (nicht gezeigt) angeschlossen ist, welche die lichtemittierenden Dioden 4 ein- und ausschaltet.

Die Erfindung sieht vor, dass die Signalleuchte außerdem eine Kollimatorplatte 5 umfasst. Die Kollimatorplatte 5 hat eine Seite, die mit zu den lichtemittierenden Dioden 4 gewandten Sammellinsen 6 versehen ist, und eine von dieser Seite abgewandte Seite, die mit Streulinsen 7 versehen ist.

Im dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel entspricht jede Sammellinse 6 einer lichtemittierenden Diode 4 und hat eine paraboloidförmige Fläche, deren Drehachse 8 in der gleichen vertikalen Ebene angeordnet ist, wie die Drehachse 9 der entsprechenden lichtemittierenden Diode 4 und die sich parallel zu derselben erstreckt, aber um einen Abstand d1 nach unten versetzt ist (siehe 5 und 6). Dadurch sorgen die Sammellinsen 6 nicht nur für eine Parallelisierung des von der lichtemittierenden Diode 4 emittierten Strahlenbündels, sondern ebenso für eine Ablenkung des parallelen Strahlenbündels nach unten, wie es in 5 gezeigt ist. Die Sammellinsen 6 grenzen aneinander und bilden eine hexagonales Profil, das der Anordnung der lichtemittierenden Dioden 4 auf der Stützplatte 3 entspricht. Die zu den lichtemittierenden Dioden 4 gewandte Seite der Kollimatorplatte 5 weist daher keine vorspringenden Kanten auf, die eine Störstreuung des von einer externen Quelle emittierten Lichts verursachen können.

In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel bestehen die Streulinsen 7 aus zylindrischen, vertikalen Rippen, die ein kreisbogenförmiges Grundprofil aufweisen, sodass das aus der Kollimatorplatte 5 austretende Strahlenbündel in einer vertikalen Ebene parallel bleibt (5), aber in einer horizontalen Ebene konvergent wird (6), wobei dieses Strahlenbündel oberhalb des Brennpunktes 10 der Streulinsen 7 divergent wird. Für eine größere Homogenität des austretenden Strahlenbündels umfasst die Kollimatorplatte 5 für ein und dieselbe Sammellinse 6 vorzugsweise eine Vielzahl von Streulinsen 7. Es bleibt ferner festzustellen, dass die zylindrischen Rippen 7 aneinander grenzen und durchgehend auf der gesamten Höhe der Kollimatorplatte 5 so verlaufen, dass die Kollimatorplatte auf der Streuseite ebenfalls keine vorspringenden Kanten hat, die Störstreuungen verursachen können.

Die Kollimatorplatte 5 wird vorzugsweise durch Spritzgießen eines transparenten Kunststoffes realisiert.

Nach einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst die Signalleuchte eine Anti-Phantom-Maske 11, die zwischen der Kollimatorplatte 5 und der Frontlinse 2 angeordnet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Anti-Phantom-Maske 11 eine durchbrochene Platte, die eine Reihe Öffnungen 12umfasst, die jeweils einem von der Kollimatorplatte 5 austretenden Strahlenbündel entsprechen, das von einer lichtemittierenden Diode 4 emittiert wird. Die Anti-Phantom-Blende 11 ist parallel zur Kollimatorplatte 5 in einem Abstand d2 von dieser angeordnet, der dem Abstand der Brennpunkte 10 von den Streulinsen 7 entspricht (6). Jede Öffnung 12 umfasst eine Reihe vertikaler Stäbe 13, die einen rautenförmigen Querschnitt haben und voneinander so beabstandet sind, dass sie vertikale Schlitze 14 begrenzen, die gerade groß genug sind, um die konvergent-divergenten Strahlenbündel von den Streulinsen 7 hindurchzulassen (6).

Vorzugsweise ist der Abstand ziwschen den zylindrischen Streulinsen 7 und den Sammellinsen 6 so gewählt, dass ein eintretender Störstrahl, dem es gelingt die Streulinsen 7 zu durchdringen und auf die Sammellinsen 6 zu fallen, sich nicht in den Schlitzen 14 der Anti-Phantom-Maske 11 fokussieren kann. Durch diese Anordnung wird der Phantomeffekt noch weiter verringert.

Die Anti-Phantom-Maske 11 kann durch Spritzgießen aus einem opaken Kunststoff hergestellt werden, vorzugsweise aus einem schwarzen Stoff, damit die Leuchte für einen Benutzer schwarz erscheint, wenn die lichtemittierenden Dioden 4 ausgeschaltet sind. In dieser Sache bleibt anzumerken, dass die Frontlinse 2 der Signalleuchte nach der Erfindung transparent klar sein kann, d. h. nicht getönt, ohne das Risiko eines Phantomeffektes zu erhöhen. Der Transmissionswirkungsgrad wird also im Vergleich zu den Signalleuchten erhöht, die eine getönte Frontlinse verwenden, um Reflexionen zu erhalten; die den Phantomeffekt verringern. Vorzugsweise umfasst die Frontlinse 2 einige Rippen 15, um eine Streuung in Richtungen sicherzustellen, die das von den Streulinsen 7 diffundierte Strahlenbündel nicht erreichen würde. Gleichwohl ist die Anzahl der Rippen 15 wesentlich geringer als die Anzahl der Rippen, die normalerweise notwendig sind, um eine zufriedenstellende Streuung in den herkömmlichen Signalleuchten sicherzustellen.

Nach einem zweiten, anhand der 7 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst die Signalleuchte wie vorher eine Frontlinse 102, hinter der sich eine Anti-Phantom-Maske 111 erstreckt, an welcher eine Kollimatorplatte 105 angrenzt, deren Rückseite durch eine Matrix an Dioden 104 beleuchtet wird. Wie vorher hat die Kollimatorplatte 105 eine Vorderseite, die zylindrische, sich vertikal erstreckende Rippen 107 aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel erscheint die Anti-Phantom-Maske 111 in Form eines Gitters, das vertikale Stäbe hat, die vertikale Schlitze begrenzen. Wie vorher wird die Anti-Phantom-Maske 111 vorzugsweise in einem Abstand von der Kollimatorplatte angeordnet, der einer Ebene von Brennpunkten der Streulinsen 107 entspricht.

Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel umfasst die Rückseite der Kollimatorplatte 105 kreisförmige Kollimatorrippen, die bezüglich der Symmetrieachse der Kollimatorplatte zentriert sind. Die Kollimatorrippen umfassen im zentralen Teil der Kollimatorplatte eine erste Gruppe 100 von Rippen 101 und in dem peripheren Teil der Kollimatorplatte eine zweite Gruppe 103 von Rippen 106.

In diesem Ausführungsbeispiel sind die lichtemittierenden Dioden 104 gemäß einer Matrix mit kleinen Abmessungen gruppiert, zum Beispiel einer viereckigen, 50 mm messenden Matrix für eine Signalleuchte mit einem Durchmesser von 300 mm. Die Matrix ist in der Nähe des Brennpunktes der Kollimatorrippen angeordnet, wobei die Symmetrieachse 115 der Matrix der lichtemittierenden Dioden 104 gegenüber der Symmetrieachse 116 der Kollimatorplatte 105 um einen Abstand d3 nach oben versetzt ist, um eine Ablenkung des aus der Sammellinse heraustretenden Strahlenbündels sicherzustellen.

Wie in der 9 gezeigt, umfassen die Rippen 101 des zentralen Teils 100 der Kollimatorplatte 105 eine zylindrische Fläche 108, die sich parallel zur Symmetrieachse 116 der Kollimatorplatte erstreckt, sowie eine konische Fläche 109, die im Vergleich zu den einfallenden, von den lichtemittierenden Dioden 104 emittierten Lichtstrahlen einen Winkel aufweist, der eine Lichtbrechung dieser einfallenden Lichtstrahlen erlaubt. Durch diese Lichtbrechung bilden die gebrochenen Lichtstrahlen ein Strahlenbündel, das hinsichtlich der im Brennpunkt positionierten Diode im Wesentlichen parallel zur Symmetrieachse 116 der Kollimatorplatte ist und hinsichtlich der oberhalb des Brennpunktes angeordneten Dioden nach unten geneigt ist. Man kann in dieser Figur feststellen, dass die einfallenden Lichtstrahlen, die auf die Seiten 108 treffen, gebrochene Lichtstrahlen erzeugen, die verlorene Lichtstrahlen sind. Aus diesem Grund sind die Rippen 101 mit einer im Vergleich zur Fläche 109 relativ kleinen Fläche 108 versehen.

In 10 umfassen die Rippen 106 des peripheren Teils 103 eine zylindrische Fläche 112, die parallel zur Kollimator-Symmetrieachse ist, sowie eine konische Fläche 113, die in einem Winkel geneigt ist, der gleich oder etwas kleiner ist als der Einfallswinkel der Lichtstrahlen, die von den lichtemittierenden Dioden 104 zu diesem Teil der Kollimatorplatte emittiert werden. Wie in der 10 gezeigt, werden die einfallenden Lichtstrahlen beim Durchtreten durch die Fläche 112 gebrochen und an der Fläche 113 reflektiert, damit sie ebenfalls ein Strahlenbündel gebrochener Lichtstrahlen bilden, das sich bezüglich der im Brennpunkt angeordneten Diode parallel zur Symmetrieachse 116 der Kollimatorplatte erstreckt und bezüglich den über dem Brennpunkt angeordneten Dioden nach unten geneigt ist.

Um das Intensitätsdiagramm des aus der Signalleuchte austretenden Strahlenbündels zu vereinheitlichen, umfasst die zur Kollimatorplatte 105 gewandte Seite der Frontlinse 102 horizontale Rillen 114, die die Form eines konkaven Zylinderteils haben. In der dargestellten Ausführungsform, in der man eine größere Ablenkung von mindestens einem Teil des Strahlenbündels nach unten wünscht, werden die Rillen 114 so realisiert, dass die Oberfläche des oberen Teils der Rillen 114 im Wesentlichen vertikal ist, während die Oberfläche des unteren Teils der Rillen 114 einen Winkel aufweist, der gegenüber einer vertikalen Ebene größer ist. Es ist auch möglich, Rillen 114 vorzusehen, die entsprechend dem Teil der Frontlinse, in dem sie sich erstrecken, verschiedene Neigungen aufweisen.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele begrenzt, sondern schließt alle Abwandlungen ein, die im Rahmen der Erfindung liegen, wie er in den Ansprüchen definiert ist.

Obwohl die Maske in Form einer durchbrochenen opaken Platte beschrieben wurde, kann sie insbesondere auch in Form einer transparenten Platte realisiert werden, auf der die Schlitze 14 durch opake, mittels Siebdruck aufgedruckte Streifen begrenzt sind, oder in Form einer maschinell gefertigten oder gravierten Metallplatte. Der Phantomeffekt lässt sich außerdem noch weiter verringern, indem auf der zur Frontlinse 2 gewandten Seite der Maske 11 lichtbrechende Reliefs vorgesehen werden.

Die Streulinsen haben wie erwähnt die Form zylindrischer Rippen und können durch punktuelle Linsen realisiert werden, die in Reihen angeordnet sind, denen die Schlitze der Anti-Phantom-Maske entsprechen.

Obgleich aufgezeigt wurde, dass die zylindrischen Rippen 7 ein kreisbogenförmiges Grundprofil haben, können verschiedene Formen vorgesehen werden, um eine bestimmte Streuung des Lichtstrahlenbündels zu erhalten.

Auch wenn beschrieben wurde, dass die Sammellinsen paraboloidförmig sind, wodurch sie einen optimalen Transmissionswirkungsgrad sicherstellen, können Sammellinsen auch asphärisch oder sogar sphärisch geformt werden, ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen. Zwar wird die Ablenkung nach unten mit einem optimalen Leistung erreicht, wenn die Achse der Sammellinse parallel zur Achse der entsprechenden Diode ist, aber auch durch Neigen der Achse der Sammellinse wird eine Ablenkung erreicht. Dann jedoch mit einem verringerten Transmissionswirkungsgrad.

Ungeachtet der Tatsache, dass die Erfindung wie beschrieben eine Ablenkung des parallelen Strahlenbündels in einer vertikalen Ebene und einer anschließenden Streuung in einer horizontalen Ebene vorsieht, sind diese Richtungen nicht einschränkend und können je nach den Nutzungsbedingungen jeder Leuchte angepasst werden, um einen Betrachtungswinkel des Lichts zu begünstigen.