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Title:
LIGHTING DEVICE FOR A RAIL VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/121013
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a lighting device for a rail vehicle comprising a housing (3; 10) in which a light diode field (4; 12) is arranged and which housing has on one side thereof a cover (6; 14) that is transparent or translucent for the light radiation of the light diode field (4; 12), wherein the light diode field (4; 12) and the cover (6; 14) are arranged relative to each other in such a way that light generated by the light diode field (4; 12) arrives at the cover (6; 14) and an optical path length L for a light beam exiting in the normal direction of the light diode field (4; 12) to the cover (6; 14) fulfils the condition: L ≥ 1.7 x a x W, with an average distance W between adjacent light diodes and a material factor a of at least 1.

Inventors:
RICKEN BENJAMIN (DE)
Application Number:
EP2015050576W
Publication Date:
August 20, 2015
Filing Date:
January 14, 2015
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
International Classes:
B61D29/00; F21V3/04; F21V7/00; B60Q3/02; F21W101/08; F21Y101/02
Domestic Patent References:
WO2008137076A12008-11-13
Foreign References:
FR2956469A12011-08-19
DE102007020397A12008-10-30
EP2610544A12013-07-03
US20050180135A12005-08-18
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1. Leuchteinrichtung für ein Schienenfahrzeug, mit einem Gehäuse (3; 10), in dem ein Leuchtdiodenfeld (4; 12) angeordnet ist und das an einer seiner Seiten eine für die Lichtstrahlung des Leuchtdiodenfeldes (4; 12) transparente oder

transluzente Abdeckung (6; 14) aufweist,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Leuchtdiodenfeld (4; 12) und die Abdeckung (6; 14) rela- tiv zueinander derart angeordnet sind, dass von dem

Leuchtdiodenfeld (4; 12) erzeugtes Licht zu der Abdeckung (6; 14) gelangt und eine optische Weglänge L für ein in Normal¬ richtung des Leuchtdiodenfeldes (4; 12) austretendes Licht¬ bündel zu der Abdeckung (6; 14) die Bedingung erfüllt:

L > 1,7 * a * W, mit einem mittleren Abstand W zwischen benachbarten Leuchtdioden und einem Materialfaktor a, der wenigstens 1 beträgt.

2. Leuchteinrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

das von dem Leuchtdiodenfeld (4; 12) erzeugtes Licht über ei¬ nen Reflektor (5; 13) zu der Abdeckung (6; 14) gelangt.

3. Leuchteinrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Leuchtdiodenfeld (4; 12) und der Reflektor (5; 13) in ei¬ nem spitzen Winkel und das Leuchtdiodenfeld (4; 12) und die Abdeckung (6; 14) in einem stumpfen Winkel zueinander stehen, wobei die Abdeckung (6; 14) auf einer Lichtaustrittsseite des Reflektors (5; 13) angeordnet ist.

4. Leuchteinrichtung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Winkel zwischen dem Leuchtdiodenfeld (4; 12) und dem Re- flektor (5; 13) < 45° beträgt.

5. Leuchteinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass

das Leuchtdiodenfeld (4; 12) relativ zu der Abdeckung (6; 14) derart angeordnet ist, dass weniger als 10% der von dem

Leuchtdiodenfeld (4; 12) erzeugten Lichtstrahlung direkt auf die Abdeckung (6; 14) fällt.

6. Leuchteinrichtung nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Leuchtdiodenfeld (4; 12) in Richtung auf die Abdeckung (6; 14) abgeschattet ist.

7. Leuchteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass

die optische Weglänge L für ein in Normalrichtung des

Leuchtdiodenfeldes (4; 12) austretendes Lichtbündel zu der Abdeckung (6; 14) die Bedingung erfüllt:

l,8 * a * W < L < 3,0 * a * W.

Description:
Beschreibung

Leuchteinrichtung für ein Schienenfahrzeug Die Erfindung bezieht sich auf eine Leuchteinrichtung für ein Schienenfahrzeug, mit einem Gehäuse, in dem ein

Leuchtdiodenfeld angeordnet ist und das an einer seiner Sei ¬ ten eine für die Lichtstrahlung des Leuchtdiodenfeldes trans ¬ parente oder transluzente Abdeckung aufweist.

Solche, auch für einen Einsatz bei Schienenfahrzeugen geeignete Leuchteinrichtungen mit Leuchtdiodenfeldern, sind bisher derart ausgebildet, dass das Leuchtdiodenfeld in einem eher geringen Abstand hinter einer vorgesehenen Abdeckung angeord- net ist, wobei das Leuchtdiodenfeld und die Abdeckung im We ¬ sentlichen parallel zueinander verlaufen.

Leuchtdiodenfelder sind an sich sehr zuverlässig, wobei hier für eine gesamte Lebensdauer eines Schienenfahrzeugs eine Ausfallrate von 0,5% angenommen werden kann. Werden Schienenfahrzeuge mit solchen Leuchteinrichtungen, die typischer Weise langgestreckt im Deckenbereich des Schienenfahrzeuginnenraums angeordnet sind, zum Einsatz gebracht, kann als grober Richtwert von 30.000 bis 40.000 Leuchtdioden pro Zug ausge- gangen werden. Dies bedeutet, dass bei einem solchen Bei ¬ spielfahrzeug ca. 200 Leuchtdioden bis zum Ende der Lebens ¬ dauer des Schienenfahrzeugs ausfallen.

Bekannter Weise werden Leuchteinrichtungen mit

Leuchtdiodenfeldern so gestaltet, dass einzelne Lichtpunkte nach bestimmten Mustern angeordnet sind. Wenn nun einzelne Leuchtdioden über die Lebensdauer des Schienenfahrzeugs aus ¬ fallen, ergeben sich immer mehr fehlende Lichtpunkte im Zug, die ausgefallenen Lichtdioden entsprechend. Dies wird allge- mein als störend empfunden, so dass auch eine Qualitätsanmu- tung des Schienenfahrzeugs sinkt. Folge ist es, dass voll ¬ ständige Module von Leuchtdiodenfeldern ausgetauscht werden müssen, selbst wenn nur eine einzelne Leuchtdiode defekt ist. Dies bedeutet einen erheblichen Aufwand für die Instandhal ¬ tung der Fahrzeugbeleuchtung. Hinzu kommt, dass die Leuchtdi ¬ oden auf ihren Platinen in Gruppen zusammengeschaltet sind, so dass beispielsweise eine Gruppe von zehn Leuchtdioden, von denen lediglich eine ausgefallen ist, ersetzt werden muss. In diesem Beispiel wäre eine Tauschrate der Leuchtdioden 10 Mal so hoch wie die Ausfallrate.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Leuchteinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass der Ausfall einzelner Leuchtdioden den optischen Eindruck der Leuchteinrichtung und beim Beispiel eines Schienenfahrzeugs den optischen Eindruck dessen Innenraums weniger stark beeinträchtigt.

Die Aufgabe wird für die Leuchteinrichtung dadurch gelöst, dass das Leuchtdiodenfeld und die Abdeckung relativ zueinan ¬ der derart angeordnet sind, dass von dem Leuchtdiodenfeld er ¬ zeugtes Licht zu der Abdeckung gelangt und eine optische Weglänge L für ein in Normalrichtung des Leuchtdiodenfeldes austretendes Lichtbündel zu der Abdeckung die Bedingung er ¬ füllt:

L > 1,7 * a * W, mit einem mittleren Abstand W zwischen benachbarten Leuchtdioden und einem Materialfaktor a, der we- nigstens 1 beträgt.

Für den mittleren Abstand W zwischen den Mitten benachbarter Leuchtdioden können Beispielswerte von 3 bis 50 mm angenommen werden. Aufgrund dessen können geeignete optische Weglängen L berechnet werden. Im Ergebnis ist die optische Weglänge L derart groß bemessen, dass der Ausfall einer einzelnen

Leuchtdiode weniger auffällig ist, so dass ggf. auf einen Mo ¬ dulaustausch verzichtet werden kann. Die Einhaltung der vorstehenden Bedingung bewirkt, dass jeder Punkt auf der Abde- ckung von einer Mehrzahl von Leuchtdioden mit Licht beaufschlagt wird, so dass der Ausfall einer einzelnen Leuchtdiode weniger stark zu Tage tritt. Bevorzugt gelangt das von dem Leuchtdiodenfeld erzeugte Licht über einen Reflektor zu der Abdeckung. Dies hat den Vorteil, dass die Leuchteinrichtung, die im Anwendungsfall für ein Schienenfahrzeug langgestreckt ausgebildet ist, weniger

Bauraum benötigt. Insofern können das Leuchtdiodenfeld und der Reflektor in einem spitzen Winkel und das

Leuchtdiodenfeld und die Abdeckung in einem stumpfen Winkel zueinander stehen, wobei die Abdeckung auf einer Lichtaustrittsseite des Reflektors angeordnet ist. Die Winkel sind grundsätzlich abhängig von der Geometrie und stark von der Abstrahlcharakteristik (Abstrahlwinkel) der LEDs.

Diese Anordnung gewährleistet eine platzsparende Bauweise für die Leuchteinrichtung.

Der Winkel zwischen dem Leuchtdiodenfeld und dem Reflektor kann weniger als 45° betragen. Dies unterstützt die Einspa ¬ rung von Bauraum für die Leuchteinrichtung. Das Leuchtdiodenfeld kann relativ zu der Abdeckung derart an ¬ geordnet sein, dass weniger als 10% der von dem

Leuchtdiodenfeld erzeugten Lichtstrahlung direkt auf die Ab ¬ deckung fällt. Dies hat den Vorteil, dass der weit überwie ¬ gende Anteil der Lichtstrahlung die gewünschte optische

Weglänge von dem Leuchtdiodenfeld über den Reflektor zu der Abdeckung zurückgelegt hat, so dass sich die daraus ergeben ¬ den optischen Vorteile erzielen lassen.

Das Leuchtdiodenfeld kann in Richtung auf die Abdeckung abge- schattet sein, um einen Anteil von Lichtstrahlung mit direktem Einfall auf die Abdeckung gering zu halten.

Die optische Weglänge L für ein in Normalrichtung des

Leuchtdiodenfeldes austretendes Lichtbündel zu der Abdeckung kann die Bedingung erfüllen: 1,8 * a * W < L < 3,0 * a * W. Die Einhaltung dieser Bedingung hat zur Folge, dass für den Lichteinfall für jeden Punkt auf der Abdeckung wenigstens drei Leuchtdioden des Leuchtdiodenfeldes beitragen. Der Materialfaktor a liegt beispielsweise zwischen 1 und 1,5. Er gibt eine Streuwirkung des für die Abdeckung eingesetzten Materials wider.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Querschnittsansicht einer Leuchteinrichtung in einer ersten Ausführungsform und Figur 2 eine Querschnittsansicht einer Leuchteinrichtung in einer zweiten Ausführungsform.

Figur 1 zeigt eine Leuchteinrichtung zum Einsatz beispielsweise in einer Gepäckablage eines Schienenfahrzeugs.

Insofern ist die dargestellte Leuchteinrichtung 1 langgestreckt ausgebildet, wobei ein Teil eines Profils 2 der Ge ¬ päckablage ein Gehäuse 3 für die Leuchteinrichtung 1 bildet. Im Inneren des Gehäuses 3 ist ein Leuchtdiodenfeld 4 angeord- net, das in herkömmlicher Weise mit Strom versorgt ist und wenigstens eine Reihe an Leuchtdioden aufweist. Typischerwei ¬ se ist eine einzelne LED-Reihe vorgesehen. Dies variiert je ¬ doch stark nach Funktionsumfang der Leuchte, wie Einsatz verschiedener LEDs, um z.B. die Farbtemperatur zu variieren, Farbbeimischung etc.

Das Leuchtdiodenfeld 4 ist im oberen Teil des Innenraums des Gehäuses 3 angeordnet. Dem Leuchtdiodenfeld 4 gegenüberlie ¬ gend ist ein Reflektor 5 vorgesehen, der im dargestellten Ausführungsbeispiel im Querschnitt der Leuchteinrichtung 1 bogenförmig verläuft. Der Reflektor 5 liegt zu dem

Leuchtdiodenfeld 4 in einem spitzen Winkel, der weniger als 45° betragen kann. Dabei ist das Leuchtdiodenfeld 4 eben und die Lage des Reflektors 5 im Hinblick auf den Winkel durch eine Ebene definiert, zu der die Punkte des gegenüberliegen ¬ den Teils des Reflektors 5 in Summe den geringsten Abstand aufweisen .

Von dem Leuchtdiodenfeld 4 ausgestrahltes Licht gelangt über den Reflektor 5 zu einer für die Lichtstrahlung des

Leuchtdiodenfeldes 4 transparenten oder transluzenten Abdeckung 6, die beispielsweise aus Polykarbonat bestehen kann. Die Abdeckung 6 befindet sich auf einer Lichtausfallseite des Reflektors 5. Dabei bildet die ebene Abdeckung 6 mit dem Leuchtdiodenfeld einen stumpfen Winkel, der zwischen 90° und 135° liegen kann. Die Anordnung des Leuchtdiodenfeldes 4, des Reflektors 5 und der Abdeckung 6 ist dabei so gewählt, dass eine optische Weglänge L für ein in Normalrichtung des Leuchtdiodenfeldes 4 austretendes Lichtbündel zu der Abdeckung 6 die Bedingung er ¬ füllt:

L > 1,7 * a * W, mit einem mittleren Abstand W zwischen Mitten benachbarter Leuchtdioden und einem Materialfaktor a, der wenigstens 1 beträgt. Typische Werte für den mittleren Ab ¬ stand W zwischen benachbarten Leuchtdioden sind 3 bis 50 mm. Abhängig von der Streuwirkung des für die Abdeckung 6 verwendeten Materials, kann der Materialfaktor a auch 1,5 oder mehr betragen .

Die Einhaltung vorstehender Bedingungen gewährleistet, dass der Ausfall einzelner Leuchtdioden des Leuchtdiodenfeldes 4 wenig auffällig ist, so dass auf frühzeitigen Austausch von Leuchtmodulen verzichtet werden kann.

Dabei ist es von Bedeutung, dass weniger als 10 % der von dem Leuchtdiodenfeld 4 erzeugten Lichtstrahlung direkt auf die

Abdeckung 6 fällt. Dies wird unterstützt durch eine Abschat ¬ tung 8, die auf der der Abdeckung 6 zugewandten Seite des Leuchtdiodenfeldes 4 angeordnet ist. Die Abschattung 8 ist zwischen dem Leuchtdiodenfeld 4 und einem benachbarten Abschnitt der Abdeckung 6 angeordnet, so dass kein direkter Lichteinfall möglich ist. Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel mit einer

Leuchteinrichtung 9, die als nach unten gerichtete Hauptbe ¬ leuchtung im Sitzbereich, hier in die Gepäckablage integriert, vorgesehen ist. Ein Gehäuse 10 für die Leuchteinrichtung 9 wird von inneren

Flächen eines Profils 11 gebildet. Von einem Leuchtdiodenfeld 12 erzeugte Lichtstrahlung gelangt über einen Reflektor 13 zu einer Abdeckung 14. Der Reflektor 13 liegt mit seinem Hauptabschnitt dem Leuchtdiodenfeld 12 gegenüber, wobei der Haupt- abschnitt etwa an der Stelle, auf die ein in Normalrichtung das Leuchtdiodenfeld 12 verlassender Lichtstrahl trifft, nach innen abgewinkelt ist. In Richtung auf die Abdeckung 14 zeigt der Reflektor 13 zwei weitere, nach außen gerichtete

Abwinkelungen 16. Auf seiner der Abdeckung 14 gegenüberlie- genden Seite verläuft der Reflektor 13 im Wesentlichen parallel zu der Abdeckung 14, und zwar bis zu einem Ort, der in der Ebene des Leuchtdiodenfeldes 12 liegt. Wiederum bilden das Leuchtdiodenfeld 12 und der Hauptteil des Reflektors 13, der dem Leuchtdiodenfeld 12 gegenüberliegt, einen spitzen Winkel von 45° aus. Dabei wird für die Bemessung des Winkels als Ebene des Hauptteils des Reflektors 13 diejenige Ebene herangezogen, zu der die Punkte des Hauptteils des Reflektors in Summe den geringsten Abstand aufweisen. Die Abdeckung 14 liegt in einem stumpfen Winkel zum Leuchtdiodenfeld 12.

Auch bei der Leuchteinrichtung 9 ist die Bedingung erfüllt, dass die optische Weglänge L für ein in Normalrichtung des Leuchtdiodenfeldes austretendes Lichtbündel zu der Abdeckung 14 die Bedingung erfüllt:

L > 1, 7 * a * W. Infolgedessen wird auch bei der Leuchteinrichtung 9 der Vorteil erzielt, dass der Ausfall einzelner Leuchtdioden des Leuchtdiodenfeldes 12 vom Innenraum des Schienenfahrzeugs aus betrachtet wenig auffällt.