Die Erfindung betrifft einen Symbolanzeiger, insbesondere für schienengebundene Verkehrswege, mit LED-Modulen für die pixelweise Visualisierung des Symbols und den LED-Modulen zugeordneten Optikelementen, welche auf einer Frontplatte angeordnet sind, wobei die LED-Module zur Frontplatte mit einem Winkel geneigt angeordnet sind und die Optikelemente als Kollimatorlinsen ausgebildet sind.
Die nachstehenden Erläuterungen beziehen sich im Wesentlichen auf Symbolanzeiger für schienengebundene Verkehrswege, ohne dass der beanspruchte Gegenstand auf diese Anwendung beschränkt sein soll.
Symbolanzeiger für die Eisenbahnsicherungstechnik bestehen aus einer Vielzahl von in Rastern angeordneten Lichtpunkten - den Pixeln. Die darzustellenden Symbole, beispielsweise Ziffern oder Buchstaben bilden sich aus einer sinnvollen Anordnung definierter Einzelpixel. Zur Ansteuerung des Symbols wird üblicherweise eine elektrische Treiberbaugruppe eingesetzt. Das Abstrahlverhalten der Symbolanzeiger, insbesondere Lichtverteilung, Achslichtstärke, Farbe und Phantomschutz, unterliegt den felderprobten Anforderungen des Eisenbahnbetriebes.
Die Pixel des Symbolanzeigers werden durch unterschiedliche optische Verfahren ausgeleuchtet. Bei der Glühlampentechnik wird das Licht einer zentralen Signallampe in ein Lichtleiterbündel eingekoppelt, über dessen Fasern verteilt und auf die Frontlinsen der Pixel transportiert. Bei der LED-Technik hingegen werden überwiegend mehrere LED-Lichtquellen pro Pixel eingesetzt, mindestens jedoch eine LED-Lichtquelle pro Pixel. Derartige LED-Module und die zugehörigen Linsen sind üblicherweise in kompakter Bauform direkt an der Frontplatte des Symbolanzeigers angeordnet.
Prinzipiell dienen Symbolanzeiger zur Informationsübermittlung an sich nähernde Schienenfahrzeuge. Dabei handelt es sich häufig um sicherheitsrelevante Informationen, die keinesfalls optische verfälscht oder durch Fremdlicht überblendet sein dürfen. Das unerwünschte Aufleuchten bzw. Verfälschen eines Pixels durch Einfall von Umgebungslicht, z. B. Sonneneinstrahlung oder Scheinwerferlicht, wird als Phantomeffekt bezeichnet. Durch den Phantomeffekt kann es in Extremfällen zu einer falschen Anzeige infolge eines unzeitigen Aufleuchtens mindestens eines Pixels oder einer Farbverschiebung kommen. Besonders störend tritt dieser Effekt bei der Verwendung von LED-Modulen als Lichtquelle auf, da LEDs durch auftreffendes Licht zum Leuchten angeregt werden können bzw. bei LED-Lichtquellen häufig rückwärtige Reflektoren eingesetzt werden. Neben den bekannten Phantomerzeugern, die bei der Projektierung vorhersehbar sind, z. B. tiefstehende Sonne für Signale in Ost-West-Orientierung, treten auch sporadisch und unvorhergesehen Quellen für Phantome, z. B. Fahrzeug- oder Bauscheinwerfer, Reflexion an Oberflächen, z. B. an verglasten Fronten oder Schneedecken, auf. Damit kann auch ein Symbolanzeiger, der aufgrund des Standortes phantomsicher sein sollte, phantomanfällig sein.
Generell wird versucht, den Phantomeffekt durch Blenden, Schuten, Vermeidung von Ost-West-Orientierung oder durch Wiederholung von kritischen Symbolanzeigern zu minimieren.
Der Reflexionsschutz gegenüber Fremdlicht wird beim Symbolanzeiger hauptsächlich dadurch realisiert, dass der Linsenkörper des Einzelpixels eine langgestreckte Form aufweist, wobei eine lichtundurchlässige Ummantelung vorgesehen ist, die die eindringende Strahlung absorbiert. Durch die geometrische Konstruktion des langgestreckten Linsenkörpers kann erreicht werden, dass annähernd alle mit einem Winkel von mindestens 10° von außen eindringenden Fremdlichtstrahlen auf die lichtabsorbierende Unterseite des Linsenkörpers geleitet werden.
Aus der
Die Frontplatte bei bekannten Symbolanzeigen ist mit Durchbrüchen versehen, welche der Lichtaustrittsfläche eines Pixels entsprechen. Derartige symbolabhängige Frontplatten bieten jedoch keinen optimalen Phantomschutz, da das anzuzeigende Symbol durch die entsprechende Anordnung der Frontlinsen in der Frontplatte eingeprägt ist, so dass der Phantomeffekt symbolabhängig ist und durch Reflexionen ein beleuchtetes, d. h. aktiviertes, Symbol vortäuschen kann obwohl der Symbolanzeiger deaktiviert ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Symbolanzeiger der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei dem eine Beeinträchtigung der Sicherheit infolge des Phantomeffektes weitgehender vermeidbar ist, wobei gleichzeitig eine Montagevereinfachung angestrebt wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die LED-Module zur Frontplatte mit einem Winkel geneigt angeordnet sind und die Optikelemente als Kollimatorlinsen ausgebildet sind.
Dazu sind die LED-Module vorteilhafterweise mittels Schnappverbindung auf die Frontplatte aufsteckbar, wobei die LED-Module opak gekapselte Gehäusen aufweisen und symbolspezifisch nicht benötigte Pixel mit Licht absorbierenden Kappen abgedeckt werden. Durch das opake Gehäuse jedes LED-Moduls ergibt sich eine optimale Absorption von flach einfallendem Phantomlicht.
Vorteilhafterweise können dadurch mit einem Symbolanzeiger unterschiedliche Symbole realisiert werden; wobei bedarfsgemäß die jeweils nicht benötigten Pixel durch Umstecken der lichtabsorbierenden Kappen abgedeckt werden und an diesen Stellen LED-Module ohne LEDs eingesteckt werden.
Auch die Kollimatorlinsen können auf die andere Seite der Frontplatte aufsteckbar oder aufpressbar sein. Auf diese Weise ergibt sich eine einfache, werkzeuglose Montage der einzelnen Pixel des Symbolanzeigers.
Vorzugsweise ist gemäß Anspruch 2 vorgesehen, dass die Länge der Kollimatorlinse kleiner als ihr Durchmesser ist. Durch diese im Gegensatz zu bekannten Symbolanzeigern nicht längliche, sondern flache Bauform der Frontlinse wird das Phantomlicht hauptsächlich von Gehäuseteilen im Bereich der Linsenrückseite, d. h. vorzugsweise von Gehäuseteilen, die zum LED-Modul gehören, und nicht von der Mantelfläche der Linse absorbiert. Auf eine vollständige Kapselung jeder einzelnen Kollimatorlinse kann somit verzichtet werden.
Zusätzlich oder alternativ ist gemäß Anspruch 3 vorgesehen, dass die Kollimatorlinsen Eingrauungen aufweisen. Auf diese Weise können stark unterschiedliche Anforderungen an die Visualisierung des Symbols und an die Phantomlichtreduzierung realisiert werden. Die Eingrauung verbessert die Phantombekämpfung insbesondere dann, wenn zu befürchten ist, dass beispielsweise standortbedingt trotz Neigungswinkel zwischen LED-Modul und Frontplatte Fremdlichtreflexionen auftreten können. Das Verhältnis zwischen Phantombekämpfung und Lichtstärke der Pixel kann auf einfache Weise durch Festlegung des Eingrauungsgrades optimiert werden. Anstelle oder zusätzlich zu einer eingegrauten Kollimatorlinse kann auch eine Streuscheibe oder eine Graufilterscheibe verwendet werden.
Gemäß Anspruch 4 ist die Frontplatte vollflächig mit Kollimatorlinsen bestückt. Durch diese Maßnahme wird die Phantomlichterkennung verbessert, da sich an der Linsenoberfläche reflektiertes Phantomlicht auf die gesamte Oberfläche des Symbolanzeigers gleichermaßen auswirkt und nicht nur die symbolspezifischen Pixel betrifft.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer figürlichen Darstellung erläutert.
Die Figur zeigt die wesentlichen Bauteile für einen Lichtpunkt oder Pixel eines erfindungsgemäßen Symbolanzeigers anhand einer Vertikalschnittdarstellung. Es ist ersichtlich, dass ein LED-Modul 1 mit einer Einzel-LED 2 mit einem Neigungswinkel α, der ca. 10° beträgt, relativ zu einer Frontplatte 3 angeordnet ist. In der Frontplatte 3 sind mehrere den LED-Modulen 1 zugeordnete Kollimatorlinsen 4 eingesetzt, welche das schräg auf die Kollimatorlinse 4 auftreffende LED-Licht in im Wesentlichen horizontaler Ausbreitungsrichtung parallel richtet. Dabei sind die für das jeweilige Symbol, beispielsweise Ziffer oder Buchstabe, nicht benötigten Lichtpunkte oder Pixel mit Licht absorbierenden Kappen abgedeckt.
Die an diesen Stellen nicht benötigten LED-Module 1 sind durch Blind-Module, d. h. durch LED-Gehäuse 5 ohne LEDs 2 ersetzt. Die für die Symbol-Pixel benötigten LED-Module 1 sind über Anschlussdrähte 6 mit einer nicht dargestellten Treiberbaugruppe zur Ansteuerung des Symbolanzeigers verbunden. Jedes LED-Modul 1 ist mit dem Licht absorbierenden Gehäuse 5 ausgestattet, welches Durchbrüche im Bereich einer LED-Linse 7 aufweist. Weiterhin ist das LED-Modul 1 mit einer Schnappverbindung 8 zur Befestigung an der Frontplatte 3 versehen. Dadurch ist eine einfache, werkzeuglose Montage der LED-Module 1 möglich. Auch die Kollimatorlinse 4 kann auf ähnliche Weise an der Frontplatte 3 auswechselbar befestigt werden.
Dieser Aufbau zeichnet sich durch sehr wirksame Fremdlichtunterdrückung aus. Auch sehr flach einfallendes Fremdlicht, z. B. bei niedrigem Sonnenstand, wird an dem LED-Gehäuse 5 absorbiert. Neben der Neigung zwischen LED-Modul 1 und Frontplatte 3 mit dem Winkel α trägt dazu auch die flache Bauform der Kollimatorlinse 4 bei. Fremdlicht kann die Kollimatorlinse 4 überwiegend durchdringen, ohne auf die sehr kurze Mantelfläche der Kollimatorlinse 4 zu treffen, wodurch eine komplette Licht absorbierende Kapselung der Kollimatorlinse 4 entbehrlich ist. Zusätzlich kann die Fremdlichtintensität durch Eingrauung des Linsenmaterials noch weiter verringert werden.
Das beanspruchte Konzept der Pixelerzeugung ermöglicht einen sehr weitgehenden Schutz gegen Fremdlichteinfall, den sogenannten Phantomeffekt, durch Kombination der winkligen Anordnung zwischen LED-Modul 1 und Frontplatte 3, mit gekapseltem LED-Gehäuse 5, flacher Linsenbauform, Eingrauung des Linsenmaterials, Vollbestückung der Frontplatte 3 und Aufstecken von Kunststoffkappen auf die nicht an dem anzuzeigenden Symbol beteiligten Pixelstellen.
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