LED Technik
Wie jeder weiß, ist die LED Technik aus unserer Welt nicht mehr wegzudenken. So
werden schon seit Jahren auch LEDs in Ampeln verwendet. Die Bauform ist
innerhalb einer Zeitspanne von 10 Jahren immer wieder variiert und verbessert
worden. Auch die Leuchtkraft ist in der Zeit optimiert worden. Ganz klarer
Vorteil von LED Technik ist, dass Phantomlicht reduziert bis nahezu gänzlich
verhindert wird. Auf der anderen Seite ist die starke Leuchtkraft bei Dunkelheit
ein Nachteil, da die Verkehrsteilnehmer geblendet werden können. Ein weiterer
klarer Vorteil ist der geringere Stromverbrauch. Man spricht hier von Leistungen
kleiner 20W, was z.B. bei Hochvolttechnik (bis 100W) echte Konkurrenz ist.
In diesem Teil möchte ich einmal die unterschiedlichen
Bauformen vorstellen der unterschiedlichen Hersteller. Es wird daran
gearbeitet, dass die Vielfalt an LED Elementen mit Fotos vervollständigt wird.
Über dieses Quicklink-Menü gelangt ihr schneller zu den verschiedenen LED
Modellen:
Swarco Futurit FuturLED1 – 1. Generation
Vorweg gesagt beschreibe ich hier einen Spezialfall, wo ein
FuturLED1 der 1. Generation angepasst werden muss. Der Einsatz von
Fresnel-Linsen ist bei dieser Generation von LED Technik nicht erforderlich,
weshalb für den Normaleinsatz dieser Technik die Bilder 8 bis 17 irrelevant
sind! Warum für diesen Spezialfall der Einbau von Fresnel-Linsen unerlässlich
ist wird am Ende des Abschnittes erläutert. Aber nun viel Spaß beim Lesen...
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Bild 1:
Von oben auf das LED Element geschaut sieht man eine Vielzahl von
Linsen, welche in einem Wabenmuster angeordnet sind. Hinter jeder Linse
verbirgt sich bei Vollbestückung eine LED. Je nach Anwendung werden LEDs
weggelassen, so z.B. bei grün, damit dieses nicht so lichtintensiv ist.
(siehe auch Wissenswertes) |
Bild 2:
Von hinten relativ unspektakulär eine Schale, die die Elektronik
kapselt. Diese Schale kann gelöst werden um an die Elektronik
heranzukommen. Leider lässt sich nicht viel im Defekt-Fall machen, da
die Platine im Innern komplett mit schwarzem Schutzlack überzogen ist. |
Bild 3:
Die Schale ist einfach nur auf die Front draufgedrückt und schließt auf
Höhe des späteren Dichtgummis des Signalgebers ab. Wasser kann hier
nicht so einfach eindringen. Das Kabel ist ebenfalls durch eine
gummierte Durchführung nach außen gelegt und von Innen mit einem
Kabelbinder zugentlastet. |
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Bild
4:
Hier in Gelb dargestellt die Streuscheibe, welche vor das LED Element
gesetzt wird. Es gibt diese Scheiben auch in anderer Form, so wie es in
Bild 6 und 7 gezeigt ist. Hierbei handelt es sich um eine erhöhte
gewölbte Scheibe, die mit dem LED Element in das Dichtgummi gezogen
wird. |
Bild
5:
Von hinten ganz deutlich die Streuung zu erkennen, die ziemlich
spitze Kanten hat. Natürlich gibt es bei diesen Scheiben auch eine TOP
Markerung, die in diesem Bild recht oben ist. |
Bild 6:
Als keilförmige Breitstrahloptik werden diese Streuscheiben bezeichnet
und finden sich nicht nur bei den FuturLEDs wieder. Diese und auch die
gewölbten Scheiben werden auch vor Niedervolttechnik eingesetzt. |
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Bild 7:
Gut zu erkennen ist die Form, dass die Frontplatte relativ eben ist.
Diese Fläche ist dann im verbauten Zustand nach unten geneigt und streut
das Licht nicht nur in die Weite, sondern auch gezielt nach unten rum
Autofahrer, der an der Haltelinie steht. |
Bild 8:
Diese Scheiben werden bei modernen Dialight Garufo oder Siemens
SILUX LEDs verwendet. In meinem Fall wird später sichtbar, warum sich
diese Scheiben hier unter FuturLED wiederfinden. |
Bild 9:
Es handelt sich dabei um Fresnel-Linsen, die auf einer Seite komplett
glatt sind und auf der anderen Seite eine ringförmige Struktur haben.
Somit kann Licht mit einem bestimmten Abstrahlwinkel nahezu kohärent
nach vorne gestrahlt werden. Kohärenz, wie beim Laser wird hier
natürlich nicht erreicht! |
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Bild 10:
Die Scheibe wird nun am Rand ein wenig abgeschliffen und genau auf das
FuturLED gelegt, so dass die glatte Fläche unten ist - sprich zu den
LEDs hin. |
Bild 11:
Auf diese Anordnung kommt nun eine Fresnel-Scheibe aus dem Hause
Swarco, wie sie bei FuturLED 3 verwendet wird. |
Bild 12:
Sie ist ebenfalls auf einer Seite glatt und auf der anderen Seite mit
der kreisförmigen Struktur versehen. |
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Bild 13:
Wie man gut sehen kann besitzt die Fresnel-Scheibe von Swaro einen Rand,
der zur Befestigung auf FuturLED3 benötigt wird. Zudem haben diese
Scheiben in der Mitte eine konvexe Linse, die das Licht in der Mitte
nochmals bündelt. |
Bild 14:
So sieht es nun aus, wenn zwei Fresnel-Scheiben unterschiedlicher
Fertigung übereinander auf einem FuturLED liegen. |
Bild 15:
Von der Seite sieht man deutlich, dass hier keine Möglichkeit der
Befestigung vorliegt und somit eine Lösung gefunden werden muss, dass
die Scheiben nicht hin- und herrutschen können. |
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Bild 16:
Dazu wird ein Streifen Isolierband um das LED Element geklebt, damit die
Scheiben fixiert sind. |
Bild 17:
In der Großaufnahme deutlich zu sehen, dass das Isolierband in die
Ecke gedrückt werden muss, da sonst kein Halt gegeben ist. |
Bild 18:
Auf diese nun fertige Anordnung wird nun die Streuscheibe gelegt, so
dass TOP des LED Element und TOP der Streuscheibe übereinstimmen. Die
TOP Markierung des LED Elements ist auf der hinteren Schale zu erkennen. |
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Nun nochmal zu der Frage, warum die Fresnel-Linsen
hier benötigt werden. Das FuturLED ist ein weißes, was für BOStrab
Signale gebaut wurde und nur in der Mitte einen Streifen von LEDs hat.
Die Schrift "Signal kommt" ist zu breit, als dass alles ausgeleuchtet
wird. Somit wird anhand der Fresnel-Optik das Licht so geleitet, dass
die Schrift komplett ausgeleuchtet wird.
Als Alternative wäre eine milchige Scheibe aus
Plexiglas ebenfall möglich gewesen, wobei das Licht jedoch stark
gedämpft würde. Daher ist die Lösung mit den Fresnel-Linsen eine relativ
elegante und effektive geworden. |
Bild 19:
Lose liegt nun die Streuscheibe auf dem FuturLED und muss nun in ein
Dichtgummi gezogen werden. Es biete sich an diese Konstruktion in ein
Signalbau Huber Global Signalgeber einzubauen. |
Bild 20:
Fertig eingezogen ist das FuturLED in einer schwarzen runden Front
des Global Signalgebers. Übrigens ist es empfehlenswert das Dichtgummi
mit Fahrrad-Öl oder anderen Schmiermitteln zu behandeln, da sonst ein
Einbau zur Qual wird! |
Swarco Futurit FuturLED2 bzw. LumiLeds
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Bild 1:
Das LED Element einmal komplett "nackt". Man sieht hier die sogenannte
Fresnel-Scheibe, die das Licht von einem Abstrahlwinkel von ca. 120°
mehr oder weniger direkt nach vorne abstrahlen lässt. Vor dieses Element
muss nun eine Streuscheibe gebaut werden. Hier zunächst in 210mm. |
Bild 2:
Auf's Gesicht gelegt sieht man das Gehäuse, wo nicht wirklich viel
zu sehen ist. Im übrigen ist das LED Element auch komplett zu, d.h. es
kann an der inneren Technik nichts manipuliert werden ohne dass das
Gehäuse zerstört wird, da die Fresnel-Scheibe mit dem Gehäuse
verschweißt ist. |
Bild 3:
Eine sehr elegante Einführung des Kabels. Diese Verschraubungen sind
sowohl staub- als auch wasserdicht! Das Kabel hat eine relativ Dicke
Isolierung und ist insgesamt nur mäßig zu bewegen - sprich es ist sehr
steif. Einheitlich sind bei rot und weiß als Farben für die Adern
benutzt. |
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Bild
4:
Solche Streuscheiben werden nun auf das LED Element gelegt und mit einer
leichten Drehung nach links fixiert. Die Scheiben gibt es sowohl klar
(wie hier zu sehen) als auch in den Ampelfarben rot, gelb und grün. |
Bild
5:
Von hinten ist die "Karo"-Streuung deutlich zu sehen. Diese
Streuscheiben sind im Gegensatz zu den üblichen Exemplaren nicht
gewölbt, sondern komplett flach. |
Bild 6:
Noch einmal näher betrachtet. Übrigens gibt es sogar Streuscheiben für
diese Technik, die auch auf der Vorderseite die raue Streuung haben. |
Bei dieser LED
Technik gibt es Vollscheiben oder mit Symbolen lackierte / bedruckte
Streuscheiben. Da diese Technik nicht mehr verbaut wird und es schwer ist an
entsprechenden Teile zu kommen, habe ich selbst Schablonen entworfen, die der
RiLSA entsprechen, und ohne größere Probleme in FuturLED2 oder LumiLeds
eingebaut werden können. Das Material ist Polyethylen in 2mm Stärke und somit
flexibel. Die hier gezeigten Formen wurden CNC gefräst und sind reproduzierbar!
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Pfeil
RiLSA 1992, invertiert, 210mm |
Pfeil RiLSA 1992, 210mm |
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Fußgänger
& Radfahrer Euro
stehend, 210mm |
Fußgänger & Radfahrer Euro
schreitend, 210mm |
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Bild
7:
Zum Einbau wird zunächst umlaufend das LED Element mit schwarzem
Isolierband abgeklebt, so dass kein Licht zur Seite austreten kann.
Dabei sollte die Schablone bereits ausgerichtet und fixiert werden. |
Bild
8:
Das Isolierband umschließt die Schablone ebenfalls und hält sie
"fest". Da man Polyethylen (PE) nicht kleben kann, geht das Klebeband
keine feste Verbindung mit der Schablone ein. Zum Fixierung zum Einbau
reicht es aber! |
Bild 9:
Sobald die Streuscheibe von vorne aufgesetzt und arretiert wurde ist die
Schablone ebenfalls komplett fest und kann nicht mehr verrutschen. |
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Bild
10:
In der Streuscheibe sind Verstrebungen in der Ecke vorgesehen. Diese
drücken nun auf die Schablone und halten diese fest. Evtl. sind diese
"Nasen" doch für Schablonen geeignet - doch ohne Gewähr! |
Bild
11:
Das Isolierband ist nun nur noch für die Abschirmung des Lichts zur
Seite da. |
Bild 12:
Beleuchtet man nun die Schablone, dann sieht man hier das Ergebnis für
gelb. Da die Schablone zum einen nicht schwarz, sondern leicht grau ist
und zum anderen auch nicht direkt hinter der Streuscheibe sitzt, wirken
die Konturen des Symbols nicht scharf - stört aber nicht. |
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Sollte jemand Informationen über Schablonen für
FuturLED2 Elemente haben, bitte eine kurze Nachricht an den
Ampelplaneten schicken. Die hier vorgestellten Schablonen sind 100%
reproduzierbar und alle möglichen Symbolen sind denkbar zu erstellen.
Das Material ist langlebig und wird bei LED Technik keiner großen Wärme
ausgesetzt, die das Material beeinflussen könnte.
Die Schablonen können in 210mm als auch 300mm
produziert werden. Symbole der RiLSA sind auf jeden Fall ohne Probleme
möglich. Selbst erstellte Symbole können prinzipiell auch erstellt
werden, müssen aber zunächst geprüft werden. Bei Interesse bitte per
Mail anfragen.
Eine Änderung des Konzeptes ist möglich, da hier ein
Prototyp gezeigt wird, der zur ersten finalen Version wurde. Ideen dazu
sind ebenfalls willkommen.
Kontakt bitte per
Mail. |
Bild
13:
Auch von der Seite ist das Symbol gut zu erkennen, obwohl dieses 2mm
Stärke hat und wie gesagt nicht direkt hinter der Streuscheibe "klebt" |
General Electric LED Signals 230V
Bei dieser Version von LEDs handelt es sich um ein Produkt
aus Kanada, welches für den europäischen Raum gebaut wurde und deshalb auch mit
230V / 50Hz arbeitet. In den USA und Kanada liegt die Netzspannung und auch die
Betriebsspannung der Ampelanlagen bei 120V / 60Hz. Dargestellt wird hier ein
rotes Signal dieser Bauart, welches besonders angepasst für europäische Anlagen
ist. Warum das? Einfach weiter unten gucken :-)
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Bild 1:
Geöffnet sieht man, dass bei diesen LED Signalen die Versorgung in Form
eines Schaltnetzteils und die LEDs an sich auf einer einzigen Platine
ihren Platz haben. Die Einspeisung ist über die Schrauben realisiert,
durch die auch die Platine im Gehäuse fixiert ist. |
Bild 2:
Durch eine Öffnung im Deckel an der Rückseite werden die Kabel nach
außen geführt. Dies gilt jedoch nur für "rot". Des Weiteren sieht man
auf dem Bild einen umlaufenden Gummiring, der als Dichtung des Elements
fungiert. |
Bild 3:
Wie bei allen LED Signalen ohne über die Fläche verteilten Einzel-LEDs
gehört eine Linse, damit das Licht homogen über die ganze Fläche
verteilt werden kann. Hier wird das Licht von den LED-Reihen mit
waagerechten Streulinsen verteilt. |
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Bild
4:
Die Scheibe mit den Linsen wird einfach auf das Gehäuse aufgelegt, so
dass die waagerechten Linsen sich über den LEDs der Platine befinden. |
Bild
5:
Von der Seite sieht man deutlich wie die Linse auf den dafür
vorgesehene Punkten aufliegt. |
Bild 6:
Die Streuscheibe ähnelt der keilfömigen Breitstrahloptik aus dem Hause
Swarco. Auch hier ist die Scheibe von oben (TOP Markierung) nach unten
hin geneigt. |
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Bild
7:
Im Inneren der Scheibe sind im Abstand von 90° 4 Nasen verdreht
positioniert. Der Grund dafür folgt im nächsten Bild. |
Bild
8:
Die Schablone mit den unterschiedlichen Symbolen ist aus
tief-gezogenem Kunststoff herstellt, wobei das Symbol auf das
durchsichtige Material aufgeklebt ist. |
Bild 9:
Hier nochmal die Schablone von oben fotografiert. Mit ein wenig Neigung
der Oberfläche ist die Schablone an die Streuscheibe angepasst. |
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Bild 10:
Wie gehabt wird auf die Schablone einfach auf das LED Element
aufgesetzt. |
Bild
11:
Das Licht wird wie bei allen LED Elementen zunächst durch die Linse
gestreut und dann erst durch die Schablone mit dem jeweiligen Symbol
geschickt. |
Bild 12:
Hier sieht man wofür die kleinen Laschen an der Streuscheibe angebracht
sind. Die Laschen sind im 120° Winkel äquidistant positioniert. |
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Bild 13:
In dem die schwarzen Gegenstücke in die farbige Streuscheibe geclipst
werden hält diese fest auf dem LED Signal und ist somit auch
abgedichtet. |
Bild
14:
Zur richtigen Positionierung der Streuscheibe ist auch eine
angepasste Vertiefung in dem Gehäuse bzw. eine Nase in der Streuscheibe
vorgesehen. |
Bild 15:
Ist die Streuscheibe nun auf das LED Element gesetzt, sieht man von
vorne leicht die Schablone. Auch die Streulinse ist minimal zu erkennen. |
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Bild 16:
Von der Seite sieht man, wie die einzelnen "Schichten" unterhalb der
Streuscheibe, sowie die Dichtung, welche zwischen Gehäuse und
Streuscheibe umlaufend liegt. |
Bild
17:
Auf der Rückseite ist eine metallische Abdeckung mit 3 Schrauben
montiert. Seitlich werden die einzelnen Adern durch eine gummierte
Kabeldurchführung eingeführt. |
Bild 18:
Löst man diesen Deckel, so findet man eine mit unzähligen Widerstanden
bestückte Platine. Befestigt ist diese Scheibe unter den 2 schwarzen
Kappen mit Schrauben und der einen Kunststoffschraube oben links. |
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Warum nun diese Widerstandsplatine?
In Europa wird an vielen Anlage das Rot-Signal
überwacht. Da das Signal ohne Widerstandsplatine nur wenig Leistung
verbraucht kann es sein, dass ältere Anlage sofort einen
Rotlampen-Ausfall melden. Von daher ist diese Platine mit den
Widerständen verbaut um künstlich den Energiebedarf zu steigern und
somit die Gesamtleistung von ca. 8W auf 25W zu vergrößern.
In meiner Sammlung ist diese Platine jedoch
entfernt, da bei meiner Anlage keine Signalüberwachung existiert und
somit die Energie nicht sinnlos verbraten werden muss. |
Bild 19:
Entfernt man die Widerstandsplatine so sieht man die Montage der
Zuleitung an den beiden 6-kant Stücken mit integriertem M5 Gewinde. |
Bild 20:
Hier noch mal die Widerstandsplatine. Man erkennt, dass durch den
Gebrauch des Signals sich diese schon leicht verfärbt haben. Übrigens
liegt der Gesamtwiderstand bei 3,5kOhm. Das macht bei 230V eine Leistung
von ca. 15W aus. |