[发明专利]光信号设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种光信号设备，该光信号设备带有半导体光源和用于尤其是在轨道交通线路中显示信号示象的光学系统。

背景技术

下面的描述主要涉及在轨道交通线路中用于显示信号示象的照明标识或光信号设备，但并不应将所请求保护的发明主题局限于这一应用领域。

在图1中示意地示出的已知结构形式的光信号设备中，使用白炽灯1的白炽灯丝圈1作为光源。白炽灯丝光信号设备主要由白炽灯1和带有全透镜或阶梯透镜以及未示出的、用于实现常用的信号颜色的滤色玻璃的光学系统组成。

图2示出了对应于白炽灯丝1在水平方向H和垂直方向V上的位置的辐射分布。由图可见，在水平方向H上进行辐射展宽。这种在水平方向H展宽的辐射分布，尤其在远处区域导致信号可见性的改善，这在白炽灯的情况下由于白炽灯丝1的纵向几何形状而自动获得。

不过，现代并且出于多种原因优选的半导体光源具有与白炽灯丝圈1完全不同的辐射特性，因此，通过对于多个半导体光源、尤其是LED(发光二极管)的特定分组而力求对白炽光灯丝圈几何形状进行模仿。除了展宽的水平辐射分布，LED装置必须具有特定光学系统的全面照明、均匀成像或者说发光点在远处范围内的均匀性以及最小光强。这些要求仅可能通过关于驱动组件和LED及透镜阵列巨大的成本实现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种本文开头所述类型的光信号设备，其中，上述缺点被明显减少，其中尤其是力求减少部件。

根据本发明由此解决这一技术问题：即，将半导体光源设计为点光源，尤其是设计为单个LED或单个HLED(高电流LED)，并且光学系统具有轴对称的圆柱形透镜和旋转对称的会聚透镜，尤其是菲涅耳透镜。

点光源光线的水平辐射展宽在此通过圆柱形透镜的圆柱形或近似圆柱形的端面实现。水平方向的设定通过相对信号屏蔽定向确定的安装位置实现。圆柱形透镜的半径为透镜焦距的多倍，因此实际上并不损害平面的透镜照明、旋转对称的会聚透镜的准直作用以及光斑在远处范围内的均匀性。优选将具有朗伯式辐射特性的高光强的HLED用作点光源。通过点光源/圆柱形透镜/会聚透镜的组合获得了相比用于模拟白炽灯的白炽灯丝圈的LED阵列/透镜阵列的已知组合显著的成本降低。由于点光源的辐射形状借助于由圆柱形透镜和会聚透镜组成的光学系统与白炽灯信号设备的辐射特性相对应，所以现有的附加光学器件还可以继续使用。作为单个部件的HLED导致简化的电路板布局和位置节约，因此可以使单独的光源模块成为多余。还有利的是，可以将不同的点光源与唯一一个光学系统相组合，而LED阵列和透镜阵列必须精确地相互校准。光学和电学部件的数目相对于采用阵列的实施形式明显减少。驱动组件更简单并最终导致物流成本的减少。

根据权利要求2规定，具有圆柱形透镜和会聚透镜的光学系统被设计为一体式的塑料注塑件。以这种方式以显著的成本优点获得了进一步简化。

附图说明

以下结合附图详细解释本发明。在附图中示出：

图1示出了白炽灯丝光信号设备，

图2示出了水平和垂直的辐射分布，

图3示出了所要求保护的结构类型的光信号设备，以及

图4示出了用于图3所示光信号设备的光学系统。

具体实施方式

与图1所示和上述的白炽灯丝光信号设备不同，在按本发明的光信号设备中，如图3所示，单个白色HLED(高电流LED)3被用作点光源。该HLED布置在带有冷却体5的电路板4上。为实现不同的信号颜色，在HLED3和光学系统6之间设置滤色膜装置7。光学系统6在此被设计为一体式的透镜组合，在图4中示出了这种透镜组合的俯视图和两个侧视图。光学系统6优选由塑料注塑件制成，其中，光入射侧的、圆柱半径为R的轴对称的圆柱形透镜形状8与光出射侧的、旋转对称的菲涅耳结构9相组合。通过圆柱形透镜形状8在信号设备的相应安装位置以简单的方式获得了如图2所示的在水平方向H上的、所需的辐射展宽。