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...

 

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.

 

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.

 

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!

 

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.

 

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.

 

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.

 

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!

 

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Swarco Futurit FuturLED2  bzw.  LumiLeds
 

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.

 

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!

 

 

 

Pfeil RiLSA 1992, invertiert, 210mm

Pfeil RiLSA 1992, 210mm

 

 

 

 

Fußgänger & Radfahrer Euro
stehend, 210mm

Fußgänger & Radfahrer Euro
schreitend, 210mm

 

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.

 

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.

 

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"

 

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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 :-)

 

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.

 

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.

 

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.

 

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.

 

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.

 

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.

 

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.

 

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