[0001] Die Erfindung begrifft eine Signalleuchte mit einer Lichtquelle, einer der Lichtquelle
zugeordneten Lichtbündeloptik, einer Streuelemente aufweisenden Streuscheibe für das
austretende Licht und im wesentlichen waagerecht sowie im Abstand übereinander zwischen
der Lichtquelle und der Streuscheibe angeordneten Lamellen zur oberseitigen Absorption
von einfallendem äußeren Fremdlicht.
[0002] Eine derartige Signalleuchte ist bereits bekannt (DE-OS 26 34 522). Diese bekannte
Signalleuchte ist als Heckleuchte für ein Kraftfahrzeug vorgesehen. Signalleuchten,
insbesondere auch in Form von Verkehrsampeln oder dergleichen, müssen eine unverwechselbare
Information liefern, insbesondere auch hinsichtlich der Farbe bzw. des Betriebszustandes,
so daß stets eindeutig feststellbar ist, ob eine Farbe aufleuchtet oder nicht. Dabei
erfordert der Betriebszustand eine Signallichtstärke bzw. Leuchtdichte, die nach unten
durch eine Mindestauffälligkeit und nach oben durch die Gefahr einer Blendung bei
dunkler Umgebung sowie durch die Forderung nach einem geringen Energieverbrauch bei
heller Umgebung begrenzt wird. Dementsprechend können Signalleuchten nicht mit beliebig
großer Helligkeit betrieben werden, und es besteht daher die Gefahr, daß durch einfallendes
äußeres Fremdlicht, im Falle der Verkehrsampel also insbesondere Sonnenlicht, die
Leuchte infolge von Reflexionen so hell aufleuchtet, daß eine Verwechslung mit einem
gar nicht eingeschalteten Signal entstehen kann. Das von Verkehrsampeln reflektierte
Sonnenlicht ist als sogenanntes "Phantomlicht" bekannt. Dieses kann durch Reflexionen
auf der Vorderseite der Abschlußscheibe, auf den Grenzflächen der Streuelemente der
Streuscheibe, auf der Spiegelfläche des Reflektors und auf den Lampenkolben entstehen.
[0003] Die bei der bekannten Signalleuchte vorgesehenen waagerechten Lamellen dienen dazu,
dem Entstehen von Phantomlicht entgegenzuwirken, wie es bei Verkehrsampeln beispielsweise
auch durch Verwendung einer Schute geschieht, die dachartig über die Verkehrsampel
vorgezogen ist, um die eigentliche Signalleuchte vor dem Auftreffen von Sonnenlicht
abzuschirmen. Es ist ersichtlich, daß eine solche Schute nur in begrenztem Maße verhindern
kann, daß Sonnenlicht in die Verkehrsleuchte einfällt und zu Phantomlicht führt. Auch
die parallelen Lamellen haben bei sehr flachem Einfall des Sonnenlichts nicht mehr
die gewünschte Wirkung. Zwar kann versucht werden, durch Verringerung des Abstandes
zwischen benachbarten Lamellen und durch Erhöhung der Lamellentiefe in waagerechter
Richtung bzw. in Richtung der optischen Achse der Leuchte auch noch sehr flach einfallendes
Sonnenlicht mit den Oberseiten der Lamellen aufzufangen und zu absorbieren, diese
Maßnahmen bedeuten jedoch zugleich eine wesentliche Schwächung des im Betriebszustand
austretenden'Signallichts und damit einen unerwünscht hohen Energieverbrauch. Im übrigen
kann im wesentlichen waagerecht einfallendem Fremdlicht nicht wirksam begegnet werden.
[0004] Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Signalleuchte zu schaffen,
die ohne wesentlichen zusätzlichen Kostenaufwand sowohl hinsichtlich der Herstellung
wie des Betriebs der Leuchte das Auftreten von Phantomlicht durch auftreffendes Fremdlicht
weiter vermindert, insbesondere auch hinsichtlich des Fremdlichts, das aus dem Grenzbereich
des Störlichtraums eindringt, der an den mit Signallicht zu versorgenden Beobachterraum
angrenzt.
[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Abstand der Lamellen im
wesentlichen der Höhe der Streuelemente entspricht, daß die Lamellen in Höhe der Übergänge
zwischen den sich in vertikaler Richtung im wesentlichen unmittelbar aneinander anschließenden
Streuelementen angeordnet sind und daß die Streuelemente so ausgeführt sind, daß sie
geneigt von oben oder waagerecht einfallendes Licht in ihrem oberen Bereich stärker
als in ihrem unteren Bereich nach unten ablenken.
[0006] Durch diese Ausbildung und abgestimmte Anordnung der Streuelemente gegenüber den
Lamellen wird in verstärktem Maße eintretendes Fremdlicht auf die Oberseiten der Lamellen
gelenkt und somit durch Absorption unschädlich gemacht. Dabei ist es möglich, die
Streuelemente so anzuordnen, daß theoretisch alle Fremdlichtstrahlen bzw. Störlichtstrahlen
auf die Lamellenoberseiten gelenkt werden. Teilt man den vor der Verkehrsleuchte befindlichen
Raum in einen im wesentlichen oberhalb der optischen Achse der Leuchte angeordneten
Störlichthalbraum und in einen im wesentlichen unterhalb der optischen Achse der Leuchte
angeordneten Beobachterhalbraum auf, so kann gesagt werden, daß lediglich Störlichtstrahlen,
die genau an der Grenze zwischen dem Störlichthalbraum und dem Beobachterhalbraum
oder in einem je nach dem Einsatz der Signalleuchte ggf. vorhandenen Überschneidungsbereich
zwischen Störlichtraum und Beobachterraum einfallen, dann nicht absorbiert werden,
wenn sie auf Teile der Streuelemente auftreffen, die bestimmungsgemäß das Signallicht
in eben diese Richtung aussenden. Aber auch in diesem Fall werden die Phantomlichtstärken
im Vergleich zu den bisher bestehenden Verhältnissen stark herabgesetzt.
[0007] Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Dabei führt insbesondere die Anordnung zusätzlicher senkrechter Lamellen und die in
ganz entsprechender Weise verstärkte seitliche Ablenkung eintretenden Fremdlichts
auf diese Lamellen zu einer weiteren Verringerung der Gefahr des Auftretens von Phantomlicht.
[0008] Nachfolgend wird die Erfindung und ihre Wirkungsweise anhand einer schematischen
Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch die optische Achse der Signalleuchte,
Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt aus Fig. 1 mit Streuelementen und den ihnen
zugeordneten waagerechten Lamellen unter Fortlassung der anderen Leuchtenteile,
Fig. 3 in einem weiter vergrößerten vertikalen Teilschnitt die Umlenkung eines eintretenden
Fremdlichtstrahls durch ein Streuelement auf die Oberseite einer waagerechten Lamelle
und
Fig. 4 in einem gegenüber Fig. 1 vergrößerten horizontalen Teilschnitt ein Streuelement
in Ausrichtung auf zwei einander benachbarte senkrechte Lamellen unter Weglassung
sonstiger Leuchtenteile zur Verdeutlichung der seitlichen.Umlenkung eintretenden Fremdlichts auf die senkrechten Lamellen.
[0009] Gemäß Fig. 1 besteht die Signalleuchte 1 aus einer Lichtquelle 2, einer Lichtbündeloptik
in Form eines Reflektors 3 mit einer optischen Achse 4 und einer Streuscheibe 5. Die
optische Achse 4 bzw. die durch sie verlaufende waagerechte Ebene trennt den oberen
Störlichthalbraum 6 vom unteren Beobachterhalbraum 7.
[0010] Zwischen der Streuscheibe 5 und der Lichtquelle 2 sind waagerechte Lamellen 8 mit
gleichmäßigen Abständen übereinander angeordnet. Diese waagerechten Lamellen 8 weisen
eine absorbierende Oberseite 9 und eine verspiegelte Unterseite 10 auf. Zwischen der
Streuscheibe 5 und der Lichtquelle 2 sind ebenfalls senkrechte Lamellen 11 mit gleichmäßigen
Zwischenabständen angeordnet. Die waagerechten Lamellen 8 und die senkrechten Lamellen
11 sind in Richtung der optischen Achse 4 zueinander versetzt bzw. hintereinander
angeordnet, können jedoch zweckmäßigerweise unter Bildung eines Gitters in einer gemeinsamen
Vertikalebene angeordnet sein. Ebenfalls können die Lamellen 8 und/oder 11 jeweils
gemeinsam um die optische Achse'4 drehbar sein, um je nach dem speziellen Anwendungsfall
eine Einstellung vorzunehmen, bei der die Fremdlicht-bzw. Phantomlichtunterdrückung
optimal ist.
[0011] Die Streuscheibe 5 weist an ihrer Innenseite Streuelemente 12 auf, die sich in waagerechter
Richtung erstrecken, eine dem Abstand zwischen benachbarten waagerechten Lamellen
8 entsprechende Höhe aufweisen und jeweils auf den Zwischenraum zwischen zwei benachbarten
waagerechten Lamellen 8 ausgerichtet sind. Dabei sind die Streuelemente 12 so ausgebildet,
daß sie in ihrem oberen Bereich 13 im wesentlichen waagerecht einfallende Fremdlichtstrahlen
stärker nach unten umlenken als in ihrem unteren Bereich 14. Dadurch ergibt sich das
etwa sägezahnförmige Profil der Streuelemente 12. Die Ausbildung und Anordnung der
Streuelemente 12 gegenüber den Lamellen 8, die im Abstand h zueinander angeordnet
sind, ergibt sich auch aus Fig. 2.
[0012] Gemäß Fig. 3 hängt der durch den Abstand b charakterisierte Auftreffpunkt eines einfallenden
Lichtstrahls L von der Ablenkung A ab. Es gilt:

also

[0013] Dabei ist die Tiefe b
L einer idealen Lamelle 8 bestimmt durch den von der Einfallshöhe t abhängenden Auftreffpunkt,
der am weitesten entfernt von der Streuscheibe auftrifft. Ein kleinerer WertbL bedeutet
ein Auftreten von Phantomlicht.
[0014] In der praktischen Gestaltung wird man also immer eine Lamellentiefe anstreben, die
möglichst in der Nähe der Tiefe einer idealen Lamelle (b
max) liegt, so daß dann gilt:

[0015] Ferner hängt der Wert b
max noch von der Grenze des definierten Störlichthalbraumes 6 ab, also vom flachsten
Auftreffwinkel ε. Grundsätzlich sind innerhalb der optischen Bedingung b
L = b
max alle Formen von Streuelementen 12 zur Verwirklichung der Erfindung möglich.
[0016] Eine Verspiegelung der Lamellenunterseite ist dann wünschenswert, wenn die natürliche
Streuung des ausgesandten Signallichts bzw. der beleuchtenden Optik so groß ist, daß
viele Strahlen auf die Lamellenunterseite 10 auftreffen. In diesem Falle führt die
Verspiegelung der Lamellenunterseite 10 zu einer Erhöhung des Leuchtenwirkungsgrades.
Gleichzeitig bewirkt die unterseitige Verspiegelung und evtl. auch eine vorgesehene
Strukturierung eine Vergrößerung der Tiefenstreuung und Seitenstreuung schon vor dem
Durchdringen der Streuscheibe 5, so daß die Prismenwinkel der Streuelemente 12 dementsprechend
kleiner gehalten werden können. Dieses wiederum bewirkt eine Verminderung des bereits
von den Streuelementen 12 der Streuscheibe 5 reflektierten Fremdlichts, das als Streuscheibenphantom
störend wirkt. Dieser Streuscheibenphantomeffekt beruht darauf, daß der von außen
auf die Streuscheibe 5 fallende Lichtstrahl nicht nur gebrochen sondern auch reflektiert
wird.
[0017] Nach Newton ist der Reflexionsgrad winkelabhängig und nimmt mit dem Einfallswinkel
zu. Es gilt:

[0018] Dabei sind

= Reflexionsgrad ε
1= Winkel zur Flächennormalen in Medium 1 ε
2= Winkel zur Flächennormalen in Medium 2.
[0019] Diese Überlegungen können besonders wichtig bei Eisenbahnsignalen mit klar durchsichtigen
(ungefärbten).Streuscheiben werden, bei denen das Störlicht,nicht durch die Einfärbung
der Streuscheibe vermindert wird.
[0020] In einigen Fällen wird eine extreme Phantomlichtunterdrückung auch beim kleinstmöglichen
Einfallswinkel des Störlichtes gefordert. Es ist auch denkbar, daß sich der Störlichtraum
6 und der Beobachterraum 7 leicht überschneiden.
[0021] Insbesondere in diesen Fällen ist es günstig, zusätzlich zu den waagerechten Lamellen
8 die senkrechten Lamellen 11 vorzusehen. Die Bedeutung dieser senkrechten Lamellen
11 für die Phantomlichtunterdrückung ergibt sich aus der Darstellung in Figur 4. Danach
ist jedem Zwischenraum zwischen zwei benachbarten senkrechten Lamellen 11 ein sich
in senkrechter Richtung erstreckendes Streuelement 15 zugeordnet, das wie dargestellt
so geformt ist, daß es in seinem mittleren Bereich 16 einfallende Lichtstrahlen stärker
als in seinem seitlichen Bereich 17 zur Seite hin auf die benachbarte Flachseite der
nächstliegenden senkrechten Lamelle 11 umlenkt. Somit wird auch durch die senkrecht
verlaufenden und seitlich unmittelbar aneinander anschließenden Streuelemente 15 einfallendes
Fremdlicht verstärkt auf die senkrechten Lamellen 11 gelenkt und somit absorbiert
und unschädlich gemacht.
[0022] Die erhöhte Phantomlichtunterdrückung durch diese seitliche Ablenkung des eintretenden
Fremdlichts entspricht im wesentlichen der vorbeschriebenen Phantomlichtunterdrückung
durch vertikale Umlenkung der eintretenden Fremdlichtstrahlen. Während bei der vertikalen
Umlenkung jedoch die Fremdlichtstrahlen auf die Oberseiten der Lamellen und somit
im wesentlichen nur nach unten umgelenkt werden sollen, stehen für jedes senkrechte
Streuelement 15 zwischen zwei benachbarten senkrechten Lamellen 11 zwei absorbierende
Lamellenoberflächen zur Verfügung, so daß Fig. 4 eine symmetrische Ausbildung zeigt,
bei der im linken Bereich die Umlenkung seitlich nach links und im rechten Bereich
seitlich nach rechts erfolgt. Auf Grund der verstärkten Umlenkung im mittleren Bereich
16 des Streuelements ergibt sich die dargestellte Form der Streuelemente 15 mit einem
im wesentlichen in der Mitte zwischen den benachbarten Lamellen 11 verlaufenden senkrechten
Einschnitt. Ggf. kann jedoch auch von der symmetrischen Ausbildung abgewichen werden,
ohne daß dadurch der Vorteil der erhöhten Fremdlichtabsorption zunichte geht.
[0023] Die Überlegungen zur optimalen Unterdrückung des Phantomlichtes gelten bezüglich
der senkrechten Lamellen zunächst nur für eine vorgegebene Einfallsrichtung der Störlichtstrahlen,
die in Fig. 4 durch Pfeile angedeutet sind. Davon abweichende Einfallsrichtungen führen
- wie immer, wenn sich der Störlichtraum und der Beobachterraum überschneiden - zu
etwas ungünstigeren bzw. weniger optimalen Ergebnissen.
[0024] Es kann auch wünschenswert sein, die senkrechten Lamellen ein- oder zweiseitig mit
einer reflektierenden Beschichtung zu versehen und sie evtl. auch nicht parallel zum
Strahlengang auszurichten. Ferner können die senkrechten Lamellen auch räumlich ausgebildet
sein und winklig züeinander verlaufende Seitenflächen aufweisen. Dieses ist bei Signalen
mit großer Seitenstreuung wünschenswert, um einerseits die Seitenstreuung zu erreichen,
andererseits aber auch das von der Streuscheibe selbst auf Grund großer Prismenwinkel
verursachte Phantomlicht zu vermindern. Es ist auch denkbar, sowohl senkrechte verspiegelte
Lamellen wie senkrechte absorbierende Lamellen hintereinander anzuordnen.
[0025] Je nach vorgegebener Lichtverteilung muß die jeweils optimale Lösung für verschiedene
Einfallsrichtungen überprüft werden, um die insgesamt gesehen optimale Lösung zu erhalten.
[0026] Die beleuchtende Optik kann aus einem Reflektor wie dem Reflektor 3 in Fig. 1 bestehen.
Dieses ist üblicherweise bei Signalleuchten im Straßenverkehr der Fall. Die Optik
kann aber auch aus einer Linse oder einem Linsensystem bestehen, wie es bei Eisenbahnsignalleuchten
häufig der Fall ist. Ebenfalls sind Kombinationen aus Reflektor und Linsen möglich.
[0027] Die Streuscheibe 5 kann eben oder gewölbt sein. Die waagerechten Streuelemente 12
und die senkrechten Streuelemente 15 können sich periodisch über die gesamte Streuscheibe
5 wiederholen. Jedoch können die einzelnen Streuelemente auch unterschiedlich gestaltet
sein, oder es sind Gruppen jeweils gleichartiger Streuelemente gebildet, welche die
Streuscheibe 5 bedecken. Ferner kommt auch eine Ausbildung in Frage, bei der sich
Gruppen wiederholen, in denen die einzelnen Streuelemente auf typische Art unterschiedlich
gestaltet sind.
[0028] In all diesen Fällen werden vorteilhaft die Lamellen auf die spezielle Anordnung
der Streuelemente ausgerichtet. Bei geringeren Anforderungen an die Störlichtunterdrückung
aber auch bei spezieller Gestaltung der lichtbündelnden Optik kann das beschriebene
Optimierungsprinzip derartig unterbrochen werden, daß einzelne Streuelemente oder
Gruppen von Streuelementen ohne zugehörige Lamellen bleiben.
[0029] Die waagerechten Streuelemente 12 und die senkrechten Streuelemente 15 können in
gegenseitiger Überlagerung auf einer einzigen Seite der Streuscheibe 5 oder auch einerseits
auf der Vorderseite und andererseits auf der Rückseite der Streuscheibe 5 vorgesehen
sein, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Ferner kann auch mit zwei hintereinander angeordneten
Streuscheiben gearbeitet werden, von denen die eine die waagerechten Streuelemente
12 und die andere die senkrechten Streuelemente 15 aufweist.
1. Signalleuchte mit einer Lichtquelle, einer der Lichtquelle zugeordneten Lichtbündeloptik,
einer Streuelemente aufweisenden Streuscheibe für das austretende Licht und im wesentlichen
waagerecht sowie im Abstand übereinander zwischen der Lichtquelle un der Streuscheibe
angeordneten Lamellen zur oberseitigen Absorption von einfallendem äußerem Fremdlicht,
dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand(h)der waagerechten Lamellen (8) im wesentlichen
der Höhe der Streuelemente (12) entspricht, daß die waagerechten Lamellen (8) in Höhe
der Übergänge zwischen den sich in vertikaler Richtung im wesentlichen unmittelbar
aneinander anschließenden Streuelementen (12) angeordnet sind und daß die Streuelemente
(12) so ausgeführt sind, daß sie geneigt von oben oder waagerecht einfallendes Licht
(L) in ihrem oberen Bereich (13) stärker als in ihrem unteren Bereich (14) nach unten
ablenken.
2. Signalleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseiten (10)
der waagerechten Lamellen verspiegelt sind.
3. Signalleuchte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu
den waagerechten Lamellen (8) senkrechte Lamellen (11) vorgesehen sind, die mit einem
Abstand nebeneinander angeordnet sind, der im wesentlichen der Breite der durch Unterteilung
der Streuscheibe (5) auch in waagerechter Richtung gebildeten und sich im wesentlichen
unmittelbar aneinander anschließenden Streuelemente (15) entspricht, daß die senkrechten
Lamellen (11) auf die Übergänge zwischen den sich seitlich benachbarten Streuelementen
(15) ausgerichtet sind und daß die Streuelemente (15) so ausgeführt sind, daß sie
einfallendes Licht an in Breitenrichtung unterschiedlichen Punkten verschieden stark
seitlich ablenken.
4. Signalleuchte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Streuelemente in
ihrem zwischen zwei benachbarten, senkrechten Lamellen liegenden mittleren Bereich
(16) einfallendes Licht stärker als in ihren beiden seitlichen Bereichen (17) zur
Seite hin ablenken.
5. Signalleuchte nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechten
Lamellen (11) absorbierende Oberflächen aufweisen.
6. Signalleuchte nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechten
Lamellen (11) einseitig oder beidseitig verspielte Oberflächen aufweisen.
7. Signalleuchte nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die
beiden seitlichen Oberflächen der senkrechten Lamellen (11) im waagerechten Schnitt
winklig zueinander verlaufen.
8. Signalleuchte nach Anspruch 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die waagerechten
Lamellen (8) einerseits und die senkrechten Lamellen (11) andererseits mit axialem
Abstand in Richtung der Achse(4) der Lichtbündeloptik (3) zueinander versetzt angeordnet
sind.
9. Signalleuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die
waagerechten Lamellen (8) und/oder die senkrechten Lamellen (11) jeweils insgesamt
durch Verschwenken um die Achse (4) der Lichtbündeloptik (3) in eine geneigte Lage
verstellbar sind.