Gebiet der Erfindung
[0001] Die Erfindung betrifft Signaloptiken wie sie in Lichtsignalen insbesondere im Schienenverkehr
eingesetzt werden. Insbesondere befasst sich die Erfindung mit der Neutralisierung
von Signal-Phantomen bei Lichtsignalen.
Hintergrund der Erfindung
[0002] Bei Lichtsignalen, die im Verkehr eingesetzt werden, können Störungen auftreten,
die gemeinhin als Phantome bezeichnet werden. Diese Störung wird durch Fremdlicht
verursacht, welches von außen auf oder in das Signal fällt. Dieses von außen stammende
Licht täuscht in bestimmten Fällen ein gar nicht vorhandenes Signal vor, oder aber
es stört mehr oder weniger das vorhandene Signal. Dieses Störlicht kann entweder von
einem Fahrzeugscheinwerfer oder aber, wie in den meisten Fällen, von der Sonne stammen.
[0003] Es sind bereits zahlreiche konstruktive Maßnahmen bekannt, mit denen das Entstehen
von Signal-Phantomen bei Lichtsignalen mehr oder weniger gut vermieden werden kann.
So offenbart K. Grosskurth in seinem Artikel "'Phantom-Erscheinungen' an Lichtsignalen",
Lichttechnik 9. Nr. 2 (1957), dass durch zweckmäßige Anordnung der optischen Elemente
und der abschattenden Schute eines Lichtsignals die Phantom-Erscheinungen praktisch
vermieden werden können.
[0004] Eine vollständige Ausschaltung der Phantome wird bei den bekannten Lichtsignalen
und deren dazugehörigen Signaloptiken aber noch immer nicht erzielt. Zudem wird bei
diesen bekannten Lösungen unerwünschterweise die Lichtstärke des Lichtsignals herabgesetzt.
Aufgabe der Erfindung
[0005] Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Signaloptik für ein Lichtsignal
vorzuschlagen, welche auf möglichst einfache Weise die eindeutige Unterscheidbarkeit
zwischen dem eingeschalteten Lichtsignal und seinem Phantom gewährleistet.
Beschreibung der Erfindung
[0006] Diese Aufgabe wird durch eine Signaloptik mit einer Vorderfläche zur Abgabe des Signallichtes
in die Umgebung gelöst, wobei die Signaloptik gegenüber von außen auf oder in die
Signaloptik einfallendes Fremdlicht ein möglichst einheitliches, vom Ort des Einfalls
praktisch unabhängiges Reflektionsverhalten aufweist, und wobei das Signallicht durch
die Signaloptik lediglich innerhalb eines definierten Bruchteils der Vorderfläche
in die Umgebung abgegeben wird.
[0007] Die Signaloptik besteht aus denjenigen Elementen eines Lichtsignals, mit welchen
das Signallicht gelenkt und abgestrahlt wird. Bei diesen Elementen kann es sich also
beispielsweise um Linsen, Linsenraster oder Scheiben handeln. Das Signallicht selbst
ist das vom Lichtsignal erzeugte und ausgesandte Licht.
[0008] Die Vorderfläche der Signaloptik entspricht der Gesamtoberfläche der Optik, über
welche das Signallicht in die Umgebung abgegeben wird. Sie ist die Gesamtoberfläche
der Öffnung, aus der das Licht das Lichtsignal verlässt. Bei einer Ampel bspw. ist
die Vorderfläche des "Grün"-Signals die Kreisfläche der runden Abschlussscheibe hinter
welcher sich die Lichtquelle des "Grün"-Signals verbirgt.
[0009] Das in die Signaloptik einfallende Fremdlicht wird nicht vom Lichtsignal erzeugt.
Es kann grundsätzlich von jeglicher Lichtquelle stammen, die sich in der Umgebung
des Lichtsignals befindet. In den meisten Fällen handelt es sich bei dem Fremdlicht
um Sonnenlicht.
[0010] Das Fremdlicht kann von außen auf oder in die Signaloptik einfallen. Im ersteren
Fall dringt das Fremdlicht nicht in die Signaloptik ein, sondern wird direkt an dessen
Eingang reflektiert und verursacht so ein so genanntes Reflex-Phantom. Im zweiten
Fall, bei dem so genannte echte Phantome entstehen, dringt das Licht in die Signaloptik
ein, so dass "Sekundärlichtquellen" entstehen, die in Form gleichartiger Strahlengänge
die Signaloptik passieren und das Aufleuchten des Signals vortäuschen.
[0011] Erfindungsgemäß weist die Signaloptik ein einheitliches, vom Ort des Einfalls praktisch
unabhängiges Reflektionsverhalten auf. Dies ist so zu verstehen, dass die Signaloptik
derart ausgestaltet ist, dass auftretende Phantome bei der Betrachtung entlang der
Vorderfläche der Signaloptik möglichst gleichmäßig, d.h. mit möglichst uniformer Lichtstärke
auftreten. So sollte z.B. die Signaloptik entlang ihrer ganzen Vorderfläche und ihrer
Zwischenflächen ein möglichst quasi-einheitliches Reflektionsverhalten aufweisen,
so dass von Vorne gesehen bei direkter Sonneneinstrahlung die ganze Vorderfläche und
Zwischenflächen gleichmäßig zur Bildung von Phantomen beiträgt. Ebenso sollten z.B.
die optischen Elemente in der Signaloptik derart beschaffen und/oder derart angeordnet
sein, dass bei der Betrachtung eines auftretenden echten Phantoms dieses über die
ganze Vorderfläche und entlang der gesamten Vorderfläche mit gleicher Stärke wahrgenommen
wird.
[0012] Bei der erfinderischen Signaloptik wird das Signallicht nicht über die ganze zur
Verfügung stehende Fläche der Vorderfläche nach außen gesandt. Vielmehr wird nur ein
definierter Teilbereich der Vorderfläche zur Abstrahlung des Signallichtes genutzt.
Über den restlichen Bereich der Vorderfläche wird kein Signallicht ausgesandt. Ein
Betrachter sieht also bei eingeschaltetem Signal, solange keine Phantome auftreten,
nicht die gesamte Vorderfläche aufleuchten, sondern nur den definierten Teilbereich.
[0013] Durch die Gewährleistung eines praktisch gleichmäßigen Reflektionsverhaltens wird
erreicht, dass ein Phantom gleichmäßig über die gesamte Vorderfläche aufleuchtet.
Wenn dann gleichzeitig das Lichtsignal eingeschaltet ist, lässt sich dieses dennoch
vom Phantom unterscheiden, da das Signallicht sich nur auf einen Bruchteil der Vorderfläche
konzentriert. Wenn also dieser Bruchteil intensiver leuchtet als der Rest der Vorderfläche,
kann der Betrachter sicher sein, dass das Signal eingeschaltet ist. Wenn das Lichtsignal
aber gar nicht oder nur gleichmäßig entlang der gesamten Vorderfläche leuchtet, so
weiß der Betrachter, dass das Signal in beiden Fällen ausgeschaltet ist, wobei im
zweiten Fall das Aufleuchten lediglich einem Phantom zu zurechnen ist.
[0014] Vorzugsweise ist der Bruchteil der Vorderfläche eine Kreisfläche, Quadrat- oder Rautenfläche.
Diese geometrischen Formen sind einfach zu realisieren und bieten sich insbesondere
bei runden oder quadratischen Signaloptiken an. Es ist insbesondere zweckmäßig, wenn
die Kreisfläche oder Quadratfläche im Zentrum der Vorderfläche liegt.
[0015] Eine besonders einfache Ausgestaltung ergibt sich, wenn der Durchmesser der Kreisfläche
oder die Kantenlänge der Quadratfläche zwei Drittel bis halb so groß wie der Durchmesser
der Vorderfläche ist.
[0016] Bevorzugt weist die Signaloptik mindestens eine Lichtquelle zur Erzeugung des Signallichtes
auf.
[0017] Um um die Lichtquelle herum ein zur Lichtquelle möglichst ähnliches und damit einheitliches
Reflektionsverhalten zu erhalten, kann die Signaloptik zusätzlich mindestens eine
Lichtquellenattrappe aufweisen.
[0018] Die Lichtquellenattrappe ist ein Element, welches in seinem Reflektionsverhalten
möglichst dem Reflektionsverhalten einer echten Lichtquelle entspricht. Im Unterschied
zu der Lichtquelle sendet die Attrappe jedoch kein Licht aus.
[0019] Wenn die Signaloptik mehrere Lichtquellenattrappen aufweist, und diese symmetrisch
um die Lichtquelle angeordnet sind, wird im ganzen Bereich um die Lichtquelle ein
gleichwertiges Reflektionsverhalten erreicht. Bevorzugt sollten die Attrappen derart
um die Lichtquelle gruppiert sein, dass bei der Reflektion von einfallendem Fremdlicht
auf der Lichtquelle und den Attrappen ein echtes Phantom entsteht, bei welchem die
gesamte Vorderfläche gleichmäßig aufleuchtet.
[0020] Vorzugsweise ist die mindestens eine Lichtquelle eine Leuchtdiode.
[0021] Schließlich ist es von Vorteil, wenn die Signaloptik zusätzlich eine Linse und/oder
eine Streuscheibe und/oder eine Abschlussscheibe umfasst. Mit diesen optischen Elementen
kann das Signallicht in gewünschter Weise gebündelt und gelenkt werden.
[0022] Mit der erfindungsgemäßen Signaloptik wird nicht wie bei den bekannten Lösungen versucht,
Phantome zu vermeiden oder abzuschwächen. Die Erfindung lässt bewusst das Auftreten
von Phantomen zu. Die eindeutige Unterscheidbarkeit zwischen dem Lichtsignal im eingeschalteten
Zustand und seinen unter Umständen auch gleichzeitig auftretenden Phantomen wird gewährleistet,
ohne dass die Lichtstärke des Signals herabgesetzt wird. Im Gegensatz zu einigen bekannten
Ansätzen ist auch keine komplizierte und anfällige Elektronik zur Realisierung eines
Blinklichtes erforderlich.
Kurzbeschreibung der Figuren
[0023] Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels und einer Zeichnung
mit drei Figuren näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
- Fig. 1
- eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Signaloptik;
- Fig. 2
- eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Signaloptik;
- Fig. 3
- eine Frontansicht der Vorderfläche einer erfindungsgemäßen Signaloptik.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
[0024] Fig. 1 zeigt den Querschnitt einer Signaloptik 100, die eine Kreisfläche bildet. Es handelt
sich um eine Signaloptik, die in runden Lichtsignalen eingesetzt wird. Die Signaloptik
100 besteht aus echten Leuchtdioden oder auch LEDs 101 sowie aus LED-Attrappen 102
bzw. nicht elektrisch angeschlossenen LEDs. Der Querschnitt zeigt sechs LED-Attrappen
102 und drei echte Leuchtdioden 101. Insgesamt verfügt die Signaloptik 100 über eine
größere Anzahl LEDs und entsprechender Attrappen. Dabei sind die echten LEDs im Zentrum
der Kreisfläche angeordnet. Die Attrappen sind ringförmig um die echten LEDs gruppiert.
[0025] Die Kreisfläche oder auch Kreisscheibe, welche gemeinsam durch die echten LEDs und
die Attrappen gebildet wird, entspricht der Vorderfläche der Signaloptik 100. Wenn
nun Fremdlicht auf die gesamte Vorderfläche der Signaloptik 100 trifft, wird diese
von der gesamten Fläche in gleichmäßiger Weise reflektiert. Insbesondere wird das
Fremdlicht im äußeren Bereich der Attrappen auf gleichartige Weise reflektiert wie
im zentralen Bereich der echten LEDs. Darin liegt auch der Sinn der Attrappen: ohne
die Attrappen würde einfallendes Fremdlicht ein Phantom erzeugen, dessen Ausmaße mit
denen des durch die echten LEDs abgedeckten Bereichs zusammenfällt. Die Attrappen
bieten eine zusätzliche Fläche, an welcher einfallendes Licht auf gleichartige Weise
reflektiert wird wie an den echten Leuchtdioden. Ohne die Attrappen wäre eine Unterscheidung
zwischen dem Signal und seinem Phantom nicht möglich.
[0026] Fig. 2 zeigt eine zweite Signaloptik 200. Die Signaloptik 200 verfügt über die gleiche LED-Scheibe
wie die Signaloptik 100 mit identischen echten LEDs 201 und identischen LED-Attrappen
202 bzw. nicht elektrisch angeschlossenen LEDs. Im Unterschied zur Signaloptik 100
sind bei der Signaloptik 200 zusätzliche optische Elemente vorgesehen. So verfügt
die Signaloptik 200 über ein Linsenraster 203, eine Streuscheibe 204 und eine Abschlussscheibe
205. Diese optischen Elemente dienen auf bekannte Weise zur Bündelung und Lenkung
des durch die LEDs 201 erzeugten Lichts. Der Weg zweier Lichtstrahlen 206, 207 durch
die Signaloptik 200 ist beispielhaft dargestellt.
[0027] Fig. 3 zeigt eine Frontansicht, die veranschaulicht, wie das Licht einer erfindungsgemäßen
Signaloptik vom Betrachter wahrgenommen wird.
[0028] Fig. 3 stellt die Vorderfläche 300 einer erfindungsgemäßen Signaloptik dar. Die Signaloptik
ist vom Prinzip her so aufgebaut wie die Signaloptik 100 oder 200. Insbesondere ist
diese so ausgestaltet, dass die echten LEDs im Zentrum eine Kreisscheibe A ausleuchten,
deren Durchmesser d die Hälfte des Durchmessers D der Vorderfläche 300 beträgt. Um
die Kreisscheibe A herum befindet sich ein Ring B, der den LED-Attrappen entspricht
und die restliche Fläche der Vorderfläche 300 abdeckt.
[0029] Im Folgenden wird nun die Wirkungsweise der Signaloptik mit der Vorderfläche 300
beschrieben.
[0030] Es wird zunächst angenommen, dass kein Fremdlicht vorhanden ist, so dass die Signaloptik
sozusagen phantomfrei ist. Ein Betrachter kann dann das eingeschaltete Signal daran
erkennen, dass dieses im Bereich A aufleuchtet, während der Ring B dunkel bleibt.
Diese Situation lässt sich zuverlässig von dem Fall unterscheiden, in welchem das
Signal ausgeschaltet ist und einfallendes Fremdlicht, z.B. von der Sonne, ein Phantom
erzeugt. Unter der Annahme, dass das Fremdlicht entlang der gesamten Vorderfläche
einfällt, wird das Phantom von einem Betrachter derart wahrgenommen, dass die gesamte
Vorderfläche der Signaloptik gleichmäßig aufleuchtet, d.h. A + B. Der Betrachter kann
diesen Fall klar von einem echten Signalleuchten, bei dem nur die Fläche A leuchtet,
unterscheiden.
[0031] Im letzten denkbaren Fall, bei dem das Phantom bei eingeschaltetem Signal auftritt,
ist eine klare Unterscheidung ebenso möglich. Das Phantom deckt dann zwar wieder den
gesamten Bereich der Vorderfläche 300 ab. Jedoch leuchtet die Fläche A stärker als
der Rest, da sich hier das Phantom mit dem Signallicht addiert.
[0032] Zusammenfassend liegt also immer dann ein echtes Signalleuchten vor, wenn nur die
Fläche A leuchtet oder wenn die Fläche A stärker leuchtet als der Ring B. Wenn die
gesamte Vorderfläche 300 gleichmäßig leuchtet, liegt hingegen lediglich ein Phantom
vor.
[0033] Mit den beschriebenen Signaloptiken können die durch Phantome auftretenden Störungen
auf einfache Weise neutralisiert werden. Der Betrachter kann in jeder Situation eindeutig
feststellen, ob ein echtes Signal vorhanden ist. Insbesondere erfolgt die Neutralisierung
ohne Einbußen bei der Lichtstärke des Signals.
Bezugszeichenliste
[0034]
- 100, 200
- Signaloptik
- 101, 201
- Leuchtdioden
- 102, 202
- LED-Attrappen
- 203
- Linsenraster
- 204
- Streuscheibe
- 205
- Abschlussscheibe
- 206, 207
- Lichtstrahl
- 300
- Vorderfläche
- A
- Kreisscheibe
- B
- Ring
- D
- Durchmesser der Vorderfläche
- d
- Durchmesser der Kreisscheibe
1. Signaloptik (100, 200) mit einer Vorderfläche (300) zur Abgabe des Signallichtes in
die Umgebung, dadurch gekennzeichnet, dass die Signaloptik (100, 200) gegenüber von außen auf oder in die Signaloptik einfallendes
Fremdlicht ein einheitliches, vom Ort des Einfalls unabhängiges Reflektionsverhalten
aufweist, und dass das Signallicht durch die Signaloptik (100, 200) lediglich innerhalb
eines definierten Bruchteils der Vorderfläche (300) in die Umgebung abgegeben wird.
2. Signaloptik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bruchteil der Vorderfläche (300) eine Kreisfläche (A) oder Rautenfläche oder
Quadratfläche ist.
3. Signaloptik nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreisfläche (A) oder Rautenfläche oder Quadratfläche im Zentrum der Vorderfläche
(300) liegt.
4. Signaloptik nach mindestens einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (d) der Kreisfläche (A) oder die Kantenlänge der Quadratfläche zwei
Drittel bis halb so groß wie der Durchmesser (D) der Vorderfläche (300) ist.
5. Signaloptik nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signaloptik (100, 200) mindestens eine Lichtquelle (101, 201) aufweist.
6. Signaloptik nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Signaloptik (100, 200) zusätzlich mindestens eine Lichtquellenattrappe (102,
202) und/oder mindestens eine elektrisch nicht angeschlossene LED aufweist.
7. Signaloptik nach mindestens einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Signaloptik (100, 200) mehrere Lichtquellenattrappen (102, 202) aufweist, und
dass die Lichtqueiienattrappen (102, 202) symmetrisch um die Lichtquelle (101, 201)
angeordnet sind.
8. Signaloptik nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lichtquelle (101, 201) eine Leuchtdiode ist.
9. Signaloptik nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signaloptik (100, 200) zusätzlich eine Linse (203) und/oder eine Streuscheibe
(204) und/oder eine Abschlussscheibe (205) umfasst.