信号灯的制作方法

本发明涉及一种尤其用于轨道交通路线的信号灯，其具有光源，光学系统和用于调节发射特性的控制装置。

原则上，信号灯用作信号发生器或符号指示器，其通过发光表面的着色和/或造型，即通过辐射特性来提供特定信息。这通常涉及与安全相关的信息，这些信息不得在视觉上失真或者被外部光线掩盖。由于环境光(例如太阳光或大灯光线)的入射会引起光点的不期望的闪耀或失真，这被称为幻影效应。由于幻影效果会在极端情况中、由于在极端情况下光点的不适时的照明或颜色偏移导致不正确的显示。当采用led装置作为光源时，这种效果特别麻烦，因为led可以通过遇到的光线被激发以发亮，并且在led光源中通常使用后反射器。除了在项目规划期间可预见的幻影发生器(例如沿东西指向的低位的太阳)之外，还会出现分散的或不可预见的幻影源，例如车辆大灯或建筑物的大灯，在表面上的反射(例如在镶嵌玻璃的前面或积雪)。因此，由于位置而应该是防幻影的信号灯也可能容易出现幻影。通常会尝试的是，通过挡板、帽盖、避免东西指向或重复关键信号来最小化幻影效果。

以下说明主要涉及用于在轨道交通路线中呈现信号概念的信号灯，而所要求保护的主题并不限于这种应用。

在铁路信号灯中必须确保，驱动机车司在接近用于他的特定信号时必须始终清楚地识别所述信号。在此必须考虑不同的路段几何形状，也就是直线路段、弯道和/或高度差。除了远程范围显示之外，还需要信号概念的近距离显示，使得即使驱动机车司机直接在信号灯的前面也能够看清信号灯。此外，亮度需要与不同的环境光条件、尤其是与白天/黑夜相适配。

轨道交通路线的信号灯在允许的亮度极限，空间光分布和幻影光强度方面受到严格的许用要求。

图1示意性地示出了已知信号灯的结构。

其中设置壳体1，其中安装有用于光混合和光束成形的、具有二次光学器件(例如光纤或透镜)的led光源2以及光学系统3。光学系统3基本上由前透镜4，至少一个散射盘5和封闭盘6组成，其中这些部件也可以被设计为组合件。为了检测光束的强度和/或颜色，控制装置7连接到壳体1内的有效光传感器8。控制装置7借助有效光传感器8的测量值和由信号站预设的额定参数加载led光源2。

散射盘5优选配备有用于在近距离中信号概念可视化的散射区段，其中散射盘5的灰色着色抑制了幻影效果。然而，这种光散射和幻影效应的减少的组合必然导致折衷，这导致以下事实：幻影防护效果至少对于在近地面的信号灯组(他们在近距离中向上照射)是不足够的。由于对信号站方面指定的控制参数的依赖性，为了实现光学性能数据，经常需要多个灰色滤光镜和/或灰色着色的散射盘5。所用的灰色滤光镜的透射范围在此达到3％至70％以上的光通量。通过选择过滤材料并调整材料厚度来产生所需的透射度。除了机械安装条件，灰色滤光片还必须满足关于颜色中和度和长期稳定性的光学要求。

本发明所要解决的技术问题在于，提供这种类型的信号灯，其中对安全性的损害很大程度地被避免，所述损害特别是由于不理想的信号亮度或近距离和远距离照明和/或幻影效应和/或弯曲路段的原因。

根据本发明，所述技术问题这样解决，控制装置设计用于调节至少一个设置在光束中的智能玻璃元件的透射属性。

对于智能玻璃技术，通过施加电压、加热或入射光来改变圆盘形元件的透射属性。智能玻璃基本上是连续可调的，而通常的散射盘仅具有离散的透射值并因此仅在组合中具有广泛的应用。此外，智能玻璃插件的透射值不依赖材料厚度。由于智能玻璃技术的不断发展，不断变化的智能玻璃元件越来越具有成本效益。一种可行方案在于，在发生故障或者幻影效果过大的情况下，可以将信号灯的智能玻璃元件切换为不透明或不透光的，或者在安装条件改变时通过环境光传感器以简单的方式调整光强度以用于日/夜切换。还可以调节智能玻璃元件的漫射或散射特性以使光分布成形。智能玻璃元件可以完全替代散射盘和灰色滤光镜。通常设置用于调节光源的亮度的控制装置补充地或备选地用于智能玻璃元件的透射控制。这导致对于非常广泛的现场条件的信号灯的简单构造。智能玻璃元件的透射可控性实现了在许用的亮度极限、空间光分布和幻影光强度方面进行显著更准确的可调节性，必要时也可以利用用于日间运行、暮光运行和夜间运行的连续的光强度控制。

根据权利要求2规定，智能玻璃元件设置用于调节亮度并且布置在光出口的区域中。由此取消了光源的亮度控制。光源的通电可以连续调整。通过智能玻璃元件布置在光出口附近，也可以省略封闭盘。

根据权利要求3规定，所述智能玻璃元件具有几个单独的透射可调的智能玻璃板。特别地，即使各个智能玻璃板的切换时间太高，通过连续交替地控制各个智能玻璃板也可以实现闪烁模式。至少一个单独的透射可调的智能玻璃板的关闭或接通对于白天/夜间切换也是有利的。然而，也可以通过光源的两点控制和通过智能玻璃元件的透射调整的精调来实现日光强度和夜间强度的粗调。

作为补充或备选，根据权利要求4的控制装置可以在信号输入侧与至少一个环境光传感器相连。通过考虑用于设定智能玻璃元件的透射值的环境光，可以例如连续地进行与白天，暮光和夜间视觉条件的适配。

根据权利要求5的控制装置优选地在信号输入侧与至少一个用于测量幻影光的干扰光传感器相连，并且在控制输出侧与智能玻璃元件相连。控制装置减少智能玻璃元件的透射，以减少当前的幻影入射，同时增加了有效光强度。以这种方式减少了幻影光，并且仍然确保恒定的信号光强度。

根据权利要求6，智能玻璃元件布置在光源和光学系统之间的光束的孔径区段(apertursegment)中。通过这种与光源和光学系统的定位相互配合的布置(必要时也与镜子和信号灯的其他部件的配合)，能够可选地实现不同的光束几何形状和因此不同的光分布来照亮不同的轨道轮廓。

为此，根据权利要求7所述的智能玻璃元件优选地配备有多个分开的透射可调的、扇形的智能玻璃板片段。通过智能玻璃板片段，可以非常简单地组合并且理想地调节照明的不同影响参数。由此形成精确定义的光分布，其可以适应于非常不同的轨道轮廓。轨道轮廓专属的散射盘不再需要。

智能玻璃元件能够用于光束成形。例如，根据权利要求8至10，智能玻璃元件可以布置成伸入到光束中。此外，智能玻璃元件可以伸入到光束的一部分中，和/或信号灯可以具有多个智能玻璃元件，这些智能玻璃元件以不同程度伸入到光束中。

下面借助图1更详细地解释本发明。在附图中：

图1示意性地示出了已知类型的上述信号灯，并且

图2至图4以与图1相同的方式示出要求保护的类型的信号灯的三个实施例。

图2示出了其中布置智能玻璃元件9以取代封闭盘(图1中的6)的信号灯。通过控制装置7调整智能玻璃元件9的透射度和信号灯的亮度。根据图1的光源2的常规亮度可调性因此可以忽略不计。在该实施例中，智能玻璃元件9由两个分开的、透射可控的智能玻璃板10和11组成。由此简化了白天运行和夜间运行之间的切换。此外，即使由于单个智能玻璃板10或11的切换时间过高而不能实现期望的闪烁频率，也可以通过交替控制智能玻璃板10和11来实现闪光功能。

图3示出了幻影光减少的信号灯。为此，使用智能玻璃元件9’代替封闭盘(图1中的6)，其透射根据干扰光传感器12的测量值、借助控制装置7被调节。为了在较强的幻影效果时来平衡智能玻璃元件9’的增加的灰度，控制装置7同时增加led光源2的光强度。

图4中所示的实施例示出了根据图2的借助智能玻璃元件9的亮度调节与按照图3的借助智能玻璃元件9’的幻影光减少、以及用于相对于光轴光束偏转的另外的智能玻璃元件9”的组合。可以看出，智能玻璃元件9”被布置在led光源2和光学系统3之间。在该实施例中，智能玻璃元件9”由两个单独的智能玻璃板片段13和14组成，它们不同程度地伸入到光束中。控制装置7除了产生用于智能玻璃元件9和9’的控制信号之外、还产生用于智能玻璃板片段13和14的透射度的驱动信号。后一个控制信号可以是完全不同的，用于尤其根据各种轨道形状来调节期望的在空间中的光分布。