CN103069212A - Ir-危险指示灯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种通过接通飞行器警告灯控制风能设备(WEA1、WEA2)的方法，该飞行器警告装置的发光元件包括LED(2、3)，并且这些LED(2、3)以最大强度发射可见光范围内的光。当接通飞行器警告装置时，至少一个NIR光源(7、8)被接通，并且该至少一个NIR光源(7、8)以最大强度发射NIR范围内的光。

Description

IR-危险指示灯
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的控制风能设备的方法和一种根据权利要求3前序部分所述的实现该方法的风能设备。本发明还涉及一种对风力发电场进行控制的方法和一种实现该方法的风力发电场。
背景技术
根据地点和条件，风能设备必须配置一定的飞行器警告装置。在德国，例如根据它们全部的高度，它们必须以障碍灯、危险灯、叶片顶端障碍灯或者“Feuer W”红灯表示(参见“Nachrichten fuer luftfahrer，TeilI”，Deutsche Flugs icherung，Januar2005)。当危险灯有大于I＝2000cd的光强度时，障碍灯的光强度仅为至少I＝10cd，其仅总计为危险灯的一小部分光强度。在风能设备中通常总是成对且冗余地实施报警(利用报警灯报警)。
从EP1282888B1中已知一种风力发电场的飞行器报警装置，其中单个风能设备各自设置有一个飞行器警告装置并且风力发电场控制装置包括同步装置，该同步装置使发光元件以这样的方式同步，以致不同风能设备的发光元件同时被接通或者断开。
发明内容
本发明的目的是提供一种更加可靠的控制风能设备的方法和一种以该方法进行工作的更加可靠的风能设备。
本发明的目的还在于提供一种更加可靠的控制风力发电场的方法和一种更加可靠的风力发电场。
关于第一个方法，这个目的通过开始时所述的具有权利要求1特征部分的特征的方法来实现。
在这里，不仅把危险灯视为飞行器警告装置，而且把障碍灯视为飞行器警告装置。通常，现代飞行器警告装置具有LED形式的发光元件。与传统的白炽灯或者放电灯相比，LED极少需要保养并且不会损耗。但是，不利的是，LED只具有非常有限的辐射光谱。例如，飞行器警告装置所使用的红色LED发射λ＝610-750nm范围内的波长。此外，发射可见光谱范围内的光的LED被称为VIS-LED。也就是说，可视光谱的障碍标记的要求囚此得到满足。通常不在风能设备或者风力发电场的区域内执行(飞机)夜航、尤其是直升机的夜航，而是这些执行(飞机)夜航的各自的飞机驾驶员绕过这些障碍进行飞行。但是，在一些特殊的情况下，例如在近海的风力发电场营救遭受海难的人员时，必需在夜晚一定得飞到风力发电场附近或者发电场中。夜航、尤其是直升机的夜航经常通过夜视装置来实现。夜视装置检测近红外线范围NIR的光谱，并且把它转换成可视光。在这种情况下，NIR范围为入＝750nm到入＝1500nm的波长。在这种情况下，夜视装置的工作范围根据装置覆盖NIR的不同光谱范围，但是，它不能达到从λ＝350nm到λ＝750nm的可视光谱范围。由于仅在可视范围内发光的LED飞行器警告装置的光谱范围不与夜视装置的探测范围相等，囚此风能设备在夜航时可能被忽视，从而可能产生危险情况。
囚此，根据本发明，除了发射可视光的VIS-LED之外，至少一个发射NIR范围内的光的光源各自被布置在风能设备上。
在此情形下，发射NIR区域内的光的光源被视为这样的光源：该光源的发射光谱主要是λ＝750-1500nm的波长、优选为λ＝800-850nm的波长。发射NIR区域内的光的光源同样可以是例如在NIR区域内具有最大光强度的NIR-LED。但是，也可以考虑的是，把NIR光源布置成具有NIR-滤光镜的传统发光元件、有钨丝的卤素灯或者辅助NIR装置。
NIR光源可以具有NIR-LED，或者可以形成为这样的装置。但是，NIR光源也可以具有由NIR-滤光镜所包围的常规发光元件、尤其是放电灯或者白炽灯，该NIR-滤光镜仅仅或者主要透射NIR辐射(光)。NIR光也可以形成为NIR障碍光。
使NIR光源的发射光谱和夜视装置的探测范围相协调。
飞行器警告装置在黑暗时切换到夜警告模式，并且夜警告模式在明亮时被断开。该至少一个NIR光源利用夜警告模式接通或者断开。在这里，黑暗和明亮理解为在生效的安全标准中所规定的亮度值，该亮度值使得飞行器警告装置有必要接通或者断开。
优选地，NIR光源可以在上游连接探测装置，该探测装置包括晨昏开关，因此根据进入黄昏时或者进入黎明时的亮度阈值自动地接通或者断开。
在本发明的另一个实施例中，探测装置对外部接通信号产生反应，例如飞机的应答器钥匙信号或者其他外部无线电信号。囚此，NIR警告仅仅在接近发射标志的飞机时启动。
有利的是，使至少一个可视的VIS-LED和至少一个NIR光源的闪光脉冲相互同步，并且在这种方式中，可视的VIS-LED和NIR光源被相互关联，及，以均匀有规律的、优选为始终不变的时间间隔发射出闪光脉冲或者闪光脉冲序列。尤其地，VIS-LED和NIR光源的闪光脉冲可以这样被同步，以致这两者同时发光。
关于风能设备，这个目的通过开始时所述的具有权利要求6特征部分的特征的风能设备来实现。
飞行器警告装置具有至少一个以最大强度在NIR范围内发光的NIR光源。
优选地，除了LED之外，NIR光源也安装在机器壳体上，优选地安装在风能设备的机器壳体的顶盖上。有利的是，在机器壳体顶盖的外部上设置两个相互被间隔开的NIR光源。与机器壳体的纵向垂直或者沿着、优选为平行于转子叶片的旋转平面的该距离优选为大于在NIR光源的高度上转子叶片的直径。
有利的是，可视LED通过同步装置优选以上述方式与该至少一个NIR光源相同步。同步装置控制NIR光源同时闪光。尤其地，在每个可视LED附近布置了其他的NIR光源。
在本发明的一个优选改进实施例中，飞行器警告装置包括至少一个光源，该至少一个光源具有许多沿着外部水平圆周环绕该光源的VIS-LED和NIR-LED。在这种情况下，这些LED如此地被布置，以致至少一个具有最大强度的VIS-LED和至少一个NIR-LED沿着每个水平方向发光。囚此，不仅可以通过可视光，而且也可以通过NIR辐射来警告从各个方向接近的飞机。
光源可以形成为成一体的结构件。囚此，可以方便地安装。
尤其地，VIS-LED和NIR-LED被布置在多个沿着垂直方向相叠的环形排中，其中至少两排具有VIS-LED和至少另外两排具有NIR-LED。
在本发明的一个尤其有利的实施例中，飞行器警告装置具有用于外部接通信号的探测装置。尤其地，探测装置可以是晨昏开关和/或用于标志的、更确切地说是飞机应答器钥匙信号的探测装置。
关于运行风力发电场的第二方法，这个目的通过开始时所述的、具有权利要求13的特征的方法来实现。根据本发明，使风能设备发电场的多个风能设备的飞行器警告同步。通过每个NIR光源，在工作时飞行器警告产生NIR闪光脉冲。使不同风能设备的NIR闪光脉冲这样地同步，以致它们同时产生。在这种情况下，同步可以通过同步信号或者尤其通过从时间信号所导出的时间同时性来确立。在后面这种情况下，时间信号可以通过获得在该位置所接收到的外部无线电信号(例如GPS、RDS或者DCF77)和推导预设的闪光脉冲时间来确定。
该同步尤其通过由飞行器报警所产生的同步信号来实现，该同步信号被发送到单个风能设备的飞行器警告装置中。
还可以想到的是，根据外部无线电信号使飞行点火同步。
关于风力发电场，这个目的通过实现上述方法的、具有权利要求15的特征的风力发电场来实现。根据本发明，提供风力发电场的至少两个风能设备的飞行器警告装置的同步装置。同步装置可以产生同步信号，该同步信号被发送到单个风能设备的飞行器警告装置中。
附图说明
结合四个附图所示的实施例来描述本发明。其中：
图1a是根据本发明的风能设备的示意性前视图；
图1b是图1a的风能设备的示意性侧视图；
图2示出了根据本发明的红外灯的原理电路图；
图3示出了本发明的风力发电场。
具体实施方式
图1a、1b所示的根据本发明的风能设备WEA1首先具有至少两个以传统方式使用的LED-阵列2、3，LED-阵列2、3在机器壳体4的顶盖上布置成相互被间隔开、倾斜偏置。这里，一个阵列(Array)理解成多个LED的一定布置。但是，它也可以被规定成LED阵列中的单个LED。在这种情况下，根据可靠性规则如此选择两个LED阵列2、3的相对布置，以致于在从处于机器壳体4上的、相对海平面或者地面6的机器壳体4高度上的点看去的图1a的前视图中，尽管转子叶片9从旁边掠过或者被固定，但是至少总是可以看到两个LED阵列2、3中的一个，从而可靠地向一个靠近风能设备1的机器壳体4的高度的例如直升飞机进行警告。两个LED阵列7、8垂直于机器壳体的纵向L地被相互隔开，且该间距宽于在相对于海平面或者地面6的相同高度上转子叶片9的直径。
单个LED具有强烈方向依赖性的辐射强度。辐射强度沿着LED的主光线方向是最强的，并且环绕主光线方向在大约20°的角度内以一端膨大的棍壮
Figure BDA00002860618200051
减少。为了补偿辐射强度的方向依赖性，囚此一般地，多个LED作为阵列2、3来布置。辐射强度在LED阵列2、3中沿着水平的360°圆周近似不变。
基本上，VIS-LED的波谱相对较窄。根据辐射出的颜色，在红色LED的情况下它为入＝610-750nm之间，或者在紫罗兰色LED的情况下它为入＝400-450nm之间。图1a和1b所示的VIS-LED-阵列2、3具有许多波谱相同的单个LED。阵列2、3中的这些单个VIS-LED这样地被布置，以致每个阵列2、3在水平平面上沿着所有方向基本上以相等的功率进行辐射。
通常地，根据国际生效的规定(例如根据ICAO附件14卷I)，一定把“红色”用作障碍信号灯和危险信号灯的光色。此外，它也可以提供白色的白天指示灯，该白天指示灯被用来代替红色的彩色指示灯，或者除了红色的彩色指示灯之外还可以使用该白天指示灯。但是，白色的白天指示灯在夜间就关掉了。
根据本发明，除了辐射可见光的VIS-LED阵列2、3之外，在机器壳体4的顶盖上还布置了两个NIR-LED-阵列7、8。图1a和1b所示的NIR-LED-阵列7、8同样各自辐射处于被限制成较窄的光谱内的光。
两个NIR-LED阵列7、8定位成垂直于纵向L，且相互隔开一距离，该距离大于在NIR-LED-阵列7、8的高度上转子叶片9的直径。这两个NIR-LED-阵列中的一个阵列7被布置在机器壳体4的顶盖朝向转子叶片9的端部上，而该另一NIR-LED阵列8被布置在机器壳体4的顶盖远离转子叶片9的端部上。
每个NIR-LED阵列7、8各自被定位在这两个传统VIS-LED阵列2、3中的一个附近。图1b以侧视图示出了LED阵列/NIR-LED阵列2、3、7、8沿着纵向L在风能设备WEA1的机器壳体4顶盖上的布置。NIR-LED阵列7、8沿着机器壳体4的纵向L尽可能地相互被间隔开，并且被安装在机器壳体4的顶盖朝向转子叶片的端部上，或者被安装在机器壳体4的顶盖远离转子叶片的端部上，该纵向L相当于转子的驱动轴的纵向L。NIR-LED阵列7、8垂直于纵向L地进一步相互被间隔开，从而使得它们之间的间隔距离大于在NIR-LED阵列7、8高度上的转子叶片直径。
NIR-LED阵列7、8和VIS-LED阵列2、3各自布置在机器壳体4的顶盖上方的不同高度上，从而尽可能彼此覆盖得很少(彼此发出的光重叠少)。
相应地，上述原则也适用于NIR-LED阵列7、8的本发明的布置。这里所使用的NIR-LED阵列7、8以最高的强度辐射波长为λ＝850nm的光。
例如可以使用Contarnex Europe Limited的CELL-LI-IR850-230-FNIR-LED。它具有P＝4W的功率和U＝230伏的交流工作电压。
NIR-LED阵列7、8各自在上游串接过压保护。NIR-LED阵列7、8沿着水平方向具有沿着360°圆周强度基本上相同的光束图案。在垂直的光束图案中，散射角总计大约15°。NIR-LED阵列7、8几乎不需要维护并且也适合于近海使用。
图2示出了根据本发明的NIR-LED阵列7、8连接到以传统方式使用的LED阵列2、3上。NIR-LED阵列7、8与LED阵列2、3并联。LED-阵列2、3和NIR-LED阵列7、8通过过压保护装置20与调节电压Ur相连。调节电压Ur借助调节线路21调节电力供应装置22。电力供应装置22形成为蓄电池并且通过风能设备1自己存储电流。
探测装置(没有示出)提供连接NIR-LED阵列7、8的调节脉冲。探测装置一方面可以形成为晨昏开关，该晨昏开关在未达到外部发光强度时发出调节脉冲，并囚此在没有达到预设的外部发光强度时，LED-阵列2、3和NIR-LED-阵列7、8自动地接通。
探测装置可以同时或者替代的形成为从飞行器所发出的应答器钥匙标志的探测装置。在探测到标志时，同样发送调节脉冲，该调节脉冲接通LED阵列2、3和NIR-LED阵列7、8，并且囚此通过接通可视的、但也处于NIR区域内的飞行器警告装置来警告逼近的飞行体。
图3示出了具有两个风能设备WEA1、WEA2的风力发电场，这两个风能设备通过同步装置30相互耦合。同步装置30产生了同步信号，该同步信号输入到每个风能设备WEA1、WEA2中，并且控制飞行器警告装置和使飞行器警告装置同步。同步装置30具有用于发电场其他风能设备的其他连接件。
图4示出了光源40，该光源40具有两个VIS-LED阵列和两个NIR-LED阵列。每个阵列2、3、7、8由一系列单个LED构成，这些单个LED沿着圆形外圆周环绕着光源40。邻近机器壳体4顶盖的两个NIR-LED排7、8仅仅具有NIR-LED。两个与机器壳体4隔开得更远的LED排只是VIS-LED排7、8。
光源40是成一体的结构件，该结构件可以安装在机器壳体4的顶盖上。它在平行于机器壳体4顶盖的横截面上形成圆形，并且在垂直于机器壳体4顶盖的横截面上形成截锥体形。
LED阵列2、3、7、8的闪光行为通过同步装置30来控制。当光源40的环境亮度值小于或者大于预先规定的亮度极限值时，同步装置30由晨昏开关32来接通或者断开。借助可通过接受装置31来探测的时间信号，实现风力发电场的多个风能设备WEA1、WEA2的同步。在这种情况下，它可以是GPS时间信号，或者也可以是DCF77时间信号，该GPS或者DCF77时间信号由风力发电场的所有光源40各自通过一个分配给它们的接受装置32来接受，并且作用于一个各自分配给它们的同步装置30。此外，接收装置31被设计来接受飞机的应答器钥匙信号。在这种情况下，飞机在接近风能设备WEA1、WEA2时发射出具有它的位置和标志数据的应答器钥匙信号，该应答器钥匙信号由接受装置31来接收并且同步装置30把该应答器钥匙信号视为飞机标志。同步装置30确定飞机与风能设备WEA1之间的距离并且在小于最小的允许距离值时接通飞行器警告装置的光源40。
此外，同步装置30可以与许多光源40相连接。在这种情况下，同步装置30也与发电场的多个或者所有风能设备WEA1、WEA2的光源40通过电缆或者无线电相连接并且因此使这些单个光源40同步。
附图标记说明
WEA1风能设备
WEA2风能设备
2LED阵列
3LED阵列
4机器壳体
6海平面或者地面
7NIR-LED阵列
8NIR-LED阵列
9转子叶片
20过压保护装置
21调节线路
22电力供应装置
30同步装置
31接受装置
32晨昏开关
40光源
L纵向
Ur调节电压

Claims (16)

1.一种通过接通飞行器警告装置来控制风能设备(WEA1、WEA2)的方法，所述飞行器警告装置的发光元件包括LED(2、3)，并且所述LED(2、3)以最大强度发射可见光范围内的光，其特征在于，利用所述飞行器警告装置将至少一个NIR光源(7、8)接通，并且
所述至少一个NIR光源(7、8)以最大强度发射NIR范围内的光。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个NIR光源(7、8)以最大强度发射λ=750nm～950nm范围内的光。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述至少一个NIR光源(7、8)以最大强度发射λ=800nm～850nm的光。
4.根据权利要求1、2或3中至少一项所述的方法，其特征在于，所述飞行器警告装置在黑暗时被切换到夜警告模式，而所述夜警告模式在明亮时被断开，并且所述至少一个NIR光源(7、8)利用所述夜警告模式接通或者断开。
5.根据权利要求1-4中至少一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个NIR光源(7、8)通过外部接通信号来接通。
6.一种实现根据权利要求1-5中至少一项所述的方法的风能设备(WEA、WEA2)，所述风能设备具有飞行器警告装置，所述飞行器警告装置的发光元件具有以最大强度发射可见光范围内的光的LED(2、3)，其特征在于，
所述飞行器警告装置具有至少一个以最大强度发射NIR范围内的光的NIR光源(7、8)。
7.根据权利要求6所述的风能设备(WEA1、WEA2)，其特征在于，所述至少一个NIR光源(7、8)以最大强度发射λ=650nm～1000nm范围内的光。
8.根据权利要求6或7所述的风能设备(WEA1、WEA2)，其特征在于用于接收外部接通信号的接收装置(31)和同步装置(30)，所述同步装置(30)把所述外部接通信号转换成所述飞行器警告装置的内部接通信号。
9.根据权利要求8所述的风能设备，其特征在于接通所述同步装置(30)的晨昏开关(32)。
10.根据权利要求6、7或者8所述的风能设备(WEA1、WEA2)，其特征在于，所述至少一个NIR光源具有至少一个NIR-LED（7，8）。
11.根据权利要求9所述的风能设备，其特征在于至少一个光源，所述至少一个光源具有沿着外部水平圆周环绕所述光源的多个VIS-LED（2，3）和NIR-LED（7，8），这些VIS-LED（2，3）和NIR-LED（7，8）这样被布置，以致沿着每个水平方向至少一个所述VIS-LED(2、3)以最大强度发光并且至少一个所述NIR-LED(7、8)发光。
12.根据权利要求10所述的风能设备(WEA1、WEA2)，其特征在于，所述VIS-LED和所述NIR-LED(2、3、7、8)被布置在多个沿着垂直方向依次叠置的环形排中，并且至少两排具有所述VIS-LED(2、3)和一排具有所述NIR-LED(7、8)。
13.一种具有至少两个根据权利要求6-9中至少一项所述的风能设备(WEA1、WEA2)的风力发电场的控制方法，所述风能设备(WEA1、WEA2)各自具有至少一个NIR光源(7、8)，其中所述NIR光源(7、8)发射NIR闪光脉冲，及
使不同所述风能设备(WEA1、WEA2)的所述NIR光源(7、8)同步。
14.根据权利要求13所述的风力发电场的控制方法，其特征在于，借助外部时间信号使不同所述风能设备(WEA1、WEA2)的所述NIR光源同步。
15.一种实现根据权利要求12所述的方法的风力发电场，其特征在于至少两个风能设备(WEA1、WEA2)的飞行器警告装置的同步装置(30)，通过所述同步装置(30)，不同所述风能设备(WEA1、WEA2)的所述NIR光源(7、8)的闪光脉冲和所述VIS-LED阵列(2、3)的闪光脉冲能够在时间上同步。
16.根据权利要求14所述的风力发电场，其特征在于用于每个所述风能设备(WEA1、WEA2)的外部时间信号的至少一个接收装置(31)，所述接收装置各自给所述同步装置(30)加载同步脉冲。
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