DE10146379A1

DE10146379A1 - Warnleuchte

Info

Publication number: DE10146379A1
Application number: DE10146379A
Authority: DE
Inventors: Wolfram Henning
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-09-20
Filing date: 2001-09-20
Publication date: 2003-04-24

Abstract

Beschrieben wird eine Vorrichtung zur Aussendung optischer Signale an exponierten, durch atmosphärische elektrostatische Entladungen bzw. Blitzeinschläge gefährdeten Orten, bestehend aus einer Leuchteinheit am Ort der Lichtaussendung und einer Energiezuführung. DOLLAR A Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Energiezuführung als Lichtleiter ausgebildet ist, welcher von mindestens einer ersten Lichtquelle an einer vorzugsweise geschützten Stelle gespeist wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur optischen Signalisierung in exponierten Teilen. So werden beispielsweise in den Spitzen der Tragflächen von Flugzeugen, auf hohen Türmen, Masten oder auch Schornsteinen und anderen ähnlichen Bauwerken Signalisierungsleuchten angebracht um insbesondere einem herannahenden Flugverkehr eine Gefahr zu signalisieren.
Derartige Signalisierungsleuchten basieren meist auf einer konventionellen Lampentechnik, in redundanter Ausführung, gespeist durch eine Versorgungsleitung. Gerade bei exponierten Bauwerken ist die Gefahr von elektrostatische Entladungen und insbesondere eines Blitzeinschlages besonders hoch. Die hierbei auftretenden Stromspitzen führen häufig auch zu Beschädigungen der Signalisierungsleuchten bzw. deren Versorgung. Tritt keine Beschädigung auf, so können dennoch die Entladungsströme, welche sehr steile Anstiegszeiten und damit hochfrequente Anteile enthalten, zu starken Störungen in dem zur Versorgung der Signalisierungsleuchten vorgesehenen und benachbarten elektrischen Systemen führen.
Der Einsatz von Signalisierungsleuchten an den Spitzen der Rotoren von Windkraftanlagen wäre auch wünschenswert und sicherheitstechnisch sinnvoll, da diese meist den Mast deutlich überragen. Hier besteht das Problem, daß die Rotoren meist aus nicht oder nur wenig leitfähigen Faserverstärken Kunststoffen hergestellt werden. Damit sind diese selbst nicht in der Lage, elektrostatische Aufladungen an deren Spitzen abzuleiten, so daß sich in kurzer Zeit ein hohes Potential zu den Signalisierungsleuchten aufbauen kann und als Folge davon kleine, hochfrequente Entladungen entstehen. Im Falle eines Blitzeinschlages sind die Signalisierungsleuchten vollkommen ungeschützt. Bei einem Einschlag an einer beliebigen Stelle des Rotors wird der Strom mit hoher Wahrscheinlichkeit in das Zuleitungssystemen der Signalisierungsleuchten eindringen, dort weiter fließen und die angeschlossenen Komponenten zerstören.
Es stellt sich die Aufgabe, ein Signalisierungsleuchtensystem zu Einsatz an exponierten Stellen, und insbesondere an den Rotoren von Windkraftanlagen beziehungsweise Tragflächen von Flugzeugen zu schaffen, welches durch elektrostatische Aufladungen beziehungsweise durch Blitzeinschläge kaum oder nicht beschädigt werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Anspruch 1 angegebenen Mitteln gelöst. Vorteilhafte Weiterbildung in der Erfindung sind Gegenstand der Unabhängigen bzw. abhängigen weiteren Ansprüche.
Das erfindungsgemäße Signalisierungsleuchtensystem umfasst eine Leuchteinheit am Ort der Lichtaussendung, welcher zumindest einen Teil der zur Lichtaussendung benötigten Energie mittels eines Lichtleiters zugeführt wird. Vorteilhafterweise wird die gesamte, zur Lichtaussendung benötigte Energie zugeführt. Es sind aber auch andere Ausführungsformen möglich, bei der beispielsweise ein Teil der zur Lichtaussendung benötigten Energie aus Energiespeichern wie Batterien oder auch aus Energiewandlern welche beispielsweise Sonnenlicht in elektrische Energie umsetzen, erfolgt.
Durch die Energieversorgung der Leuchteinheit mittels Lichtleiter wird eine galvanische Trennung der Leuchteinheit zu anderen Systemen erreicht. Im Gegensatz zu dem bekannten Stand der Technik, bei dem die Energiezuführung mittels elektrischer Leiter erfolgt, können hier keine hochfrequenten Störungen aufgefangen bzw. weitergeleitet werden. Ebenso wird durch die Potentialtrennung eine Isolation von elektrostatischen Aufladungen erreicht. Im Falle von Blitzeinschlägen kann eine Zerstörung oder Beschädigung andere Einheiten vermieden werden.
Das durch den Lichtleiter zugeführte Licht kann beispielsweise geeignete spektrale Zusammensetzungen aufweisen, welche zur Signalisierung benötigt werden. Ebenso kann das durch den Lichtleiter geführte Licht entsprechend moduliert sein. Soll beispielsweise die Signalisierung durch rotes, blinkendes Licht erfolgen, so wird bevorzugt ein derartiges rotes, blinkendes Licht durch den Lichtleiter zugeführt.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung werden als Lichtleiter lichtleitende Fasern eingesetzt. Ebenso wäre beispielsweise auch eine Übertragung des Lichtes mittels Linsensystemen oder anderer Systeme, welche das Licht leiten möglich. Lichtleitende Fasern besitzen den Vorteil, dass sie platzsparend in nahezu beliebigen Formen verlegbar sind und eine Lichtführung hoher Energie mit hohen Wirkungsgrad erlauben. Solche lichtleitende Fasern können beispielsweise Glasfasern oder auch Kunststofffasern (POF) sein. Verbessert wird ein solches System durch den Einsatz eines Faserbündels, bei dem mehrere Fasern vorzugsweise parallel eingesetzt werden. Hier ist eine einfachere und kostengünstigere Licht ein- bzw. Auskopplung möglich. Weiterhin wird die Lichtführung nur unwesentlich durch den Ausfall einzelner Fasern beeinträchtigt. Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit kann die Einkopplung des Lichtes von mehreren unabhängigen Lichtquellen in unterschiedliche Teile des Faserbündels erfolgen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besitzt die Leuchteinheit zusätzliche Mittel zur Strahlführung, Strahlformung bzw. Strahlumlenkung. Damit kann das durch den Lichtleiter geführte Licht entsprechend den Anforderungen an die Leuchteinheit angepasst werden. So wird Vorteilhafterweise das in dem Lichtleiter auf kleiner Querschnittsfläche mit relativ hoher Intensität geführte Licht, zu einem breiten Bündel, welches aus unterschiedlichen Richtungen erkennbar ist, aufgefächert. Das Licht kann beispielsweise kegelförmig oder auch linienförmig aufgefächert werden. Weiterhin kann beispielsweise durch Spiegel, Prismen oder andere lichtumlenkende Mittel das Licht statisch oder auch - durch einen Antrieb bewegt - dynamisch in die gewünschten Richtungen umgelenkt werden.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung besitzt die Leuchteinheit mindestens ein Mittel zur optischen Filterung, mit welchem aus dem durch den Lichtleiter geführten Licht bestimmte Spektralanteile ausgefiltert werden können. So kann beispielsweise eine permanente Versorgung mit weißem Licht durch den Lichtleiter erfolgen, wobei anschließend in der Leuchteinheit positionsabhängig die Farben rot bzw. grün ausgefiltert werden.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besitzt mindestens ein Mittel zur optischen Modulation. Damit kann die Intensität des durch den Lichtleiter geführten und von Leuchteinheit abgestrahlten Lichtes variiert werden. So kann der Modulator beispielsweise die Intensität des abgestrahlten Lichtes an der die Umgebungshelligkeit anpassen. Ebenso kann durch den Modulator das Licht beispielsweise ein- und ausgeschaltet werden. Damit lässt sich durch Blinken die Signalisierungswirkung verbessern.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besitzt einen Energiewandler zur Umsetzung der optischen Energie aus dem Lichtleiter in elektrische Energie. Ein solcher Energiewandler kann beispielsweise aus Solarzellen bestehen. Damit können in der Leuchteinheit elektrische bzw. elektronische Komponenten potentialgetrennt mit Energie versorgt werden. Derartige elektrische Komponenten können beispielsweise Steuereinheit, Mikrocontroller, Modulator oder auch umlenk- bzw. Ablenkeinrichtungen sein. So könnte beispielsweise eine durch einen Elektromotor angetriebene Spiegeleinheit zur Ablenkung des Lichtstahls in verschiedene Richtungen vorgesehen sein, wobei der Elektromotor durch Solarzellen mit Energie versorgt wird.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist ein zusätzlicher Speicher zur Speicherung der elektrische Energie vorhanden. Damit kann beispielsweise über einen längeren Zeitraum als den Zeitraum der Lichtabgabe in die Leuchteinheit Energie transportiert werden, so dass beispielsweise eine Anordnung aus Solarzellen kleiner dimensioniert werden kann. Bevorzugt wird hier beispielsweise kontinuierlich die Anordnung aus Solarzellen derart betrieben, dass sie einen konstanten Strom zu Aufladungen des Energiespeichers liefert und im Falle der Lichtabgabe, wobei hier ein höherer Strom zur Steuerung bzw. Modulation benötigt wird, dieser zusätzliche Strom aus dem Energiespeicher bezogen wird. Dadurch kann der teure und Platzaufwendige Energiewandler kleiner dimensioniert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besitzt die Leuchteinheit zumindest eine Lichtquelle zu Abgabe optischer Signale. Damit kann beispielsweise zusätzliche Information zu dem aus dem Lichtleiter übertragenen Licht ausgesendet werden. Eine andere, bevorzugte Möglichkeit besteht darin, dass dass Licht aus dem Lichtleiter ausschließlich in elektrische Energie umgewandelt wird und mit dieser wiederum eine Lichtquelle in der Leuchteinheit gespeist wird.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung besteht darin das die Leuchteinheit Mittel zur Kommunikation mit weiteren Leuchteinheiten bzw. Steuereinheiten besitzt. So kann beispielsweise durch die Kommunikation zwischen Leuchteinheiten die Lichtabgabe synchronisiert werden. Dadurch lässt sich ein Gleichzeitiges einschalten mehrerer Leuchteinheiten oder auch ein synchrones Blinken oder andere Effekte, wie Lauflicht erzielen. Ebenso ist eine Kommunikation mit mindestens einer Steuereinheit möglich. Derartige Steuereinheiten sind bevorzugt an geschützten Stellen angebracht, so dass diese nicht durch elektrostatischen Aufladungen bzw. Blitzschlag gefährdet sind. Im allgemeinen Fall sind die zu Kommunikation vorgesehenen Mittel dem Stand der Technik entsprechend beispielsweise Funkübertragungssysteme bzw. optische Übertragungssysteme.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Kommunikation über Lichtleiter. Somit können wahlweise mehrere Leuchteinheiten über Lichtleiter miteinander kommunizieren bzw. mit wahlweise vorhandenen Steuereinheiten kommunizieren.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung von der Erfindung erfolgt die Kommunikation über den als Energiezuführung dienenden Lichtleiter. Somit wird nur ein einziger Lichtleiter bzw. ein einziges Lichtleiterbündel benötigt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt die Kommunikation durch Modulation des energiezuführenden Lichtes. Hierzu kann beispielsweise des Licht vollständig ein- bzw. ausgeschaltet werden. Ebenso kann eine Kommunikation aber auch durch Variation der Intensität mit kleinen Amplituden erfolgen. Diese können so gering sein, dass sie für den Betrachter des Lichtes unsichtbar sind. So können eine Vielzahl unterschiedlicher Informationen, vorzugsweise durch digitale Datenströme übertragen werden. Beispiele für die zu übertragenden Informationen sind beispielsweise Ein/Aus, Lichtintensität, Lichtfarbe, Modulation bzw. Abstrahlrichtung. Es ist naheliegend, diese Art der Kommunikation zunächst von der den Lichtleiter speisenden Lichtquelle zur Leuchteinheit einzusetzen. Es kann aber auch eine Kommunikation in umgekehrter Richtung erfolgen, indem beispielsweise von der Leuchteinheit ein Teil des energiezuführenden Lichtes an die Lichtquelle zurück reflektiert wird. Auch hier können ebenso wie in der Leuchteinheit kleinen Amplitudenschwankungen auf einfache Weise ausgewertet werden, indem der zur Datenübertragung verwendete Frequenzbereich ausgefiltert und verstärkt wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Kommunikation in unterschiedlichen Richtungen mit unterschiedlichen Wellenlängen. Für den Fall, dass die Kommunikation über den zur Energiezuführung verwendeten Lichtleiter erfolgt, werden zu Kommunikation bevorzugt andere Wellenlängen als die zur Energiezuführung verwendeten Wellenlängen eingesetzt.

Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben.
Fig. 1 zeigt in allgemeiner Form schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Eine Leuchteinheit (1) dient zur Lichtaussendung und ist vorzugsweise an exponierten, durch atmosphärische elektrostatische Entladungen bzw. Blitzeinschläge gefährdeten Orten angebracht. Die Energiezuführung zu dieser Leuchteinheit erfolgt mittels eines Lichtleiters (2). Dieser Lichtleiter wird von einer Lichtquelle (3) gespeist. Diese Lichtquelle kann nun vorzugsweise an einer geschützten Stelle angebracht werden. Durch die Verbindung zwischen der Leuchteinheit und der Lichtquelle mittels eines Lichtleiters läßt sich eine ausgezeichnete Potentialtrennung erreichen. Dadurch können elektrostatische Aufladungen von der Leuchteinheit nicht an die Lichtquelle weitergeleitet werden. Ebenso können die hohen Ableitströme, welche bei Blitzeinschlägen auftreten durch den Lichtleiter nicht an die Lichtquelle abgeleitet werden.

Claims

1. Vorrichtung zur Aussendung optischer Signale an exponierten, durch atmosphärische elektrostatische Entladungen bzw. Blitzeinschläge gefährdeten Orten bestehend aus einer Leuchteinheit (1) am Ort der Lichtaussendung und einer Energiezuführung, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiezuführung als Lichtleiter (2) ausgebildet ist, welcher von mindestens einer ersten Lichtquelle (3) an einer vorzugsweise geschützten Stelle gespeist wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Lichtleiter aus einer lichtleitenden Faser bzw. Glasfaser oder einem Bündel von Lichtleitenden Fasern bzw. Glasfasern besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 bzw. 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchteinheit mindestens ein Mittel zur Strahlführung, Strahlformung bzw. -Umlenkung besitzt, welche das durch den Lichtleiter geführte Licht als optisches Signal weiterleiten.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchteinheit mindestens ein Mittel zur optischen Filterung besitzt, welche aus dem durch den Lichtleiter geführten Licht bestimmte Spektralanteile ausfiltert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchteinheit mindestens ein Mittel zur optischen Modulation besitzt, welche die Intensität des durch den Lichtleiter geführten Lichts variieren.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchteinheit Energiewandler zur Umsetzung der optischen Energie aus dem Lichtleiter in elektrische Energie besitzt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchteinheit Energiespeicher zur Speicherung der elektrischen Energie besitzt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 bzw. 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchteinheit mindestens eine Lichtquelle zur Abgabe der optischen Signale besitzt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchteinheit Mittel zur Kommunikation mit weiteren Leuchteinheiten bzw. mindestens einer Steuereinheit, welche vorzugsweise an einer geschützten Stelle angebracht ist, besitzt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunikation über Lichtleiter erfolgt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunikation über den als Energiezuführung dienenden Lichtleiter erfolgt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunikation durch Modulation bzw. Ein- und Ausschalten des energiezuführenden Lichtes erfolgt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunikation in unterschiedliche Richtungen mit unterschiedlichen Wellenlängen, welche im Falle der gemeinsamen Nutzung des Lichtleiters mit der Energiezuführung auch gegenüber der Energiezuführenden Lichtquelle unterschiedlich sind.

14. Verfahren zur Aussendung optischer Signale an exponierten, durch atmosphärische elektrostatische Entladungen bzw. Blitzeinschläge gefährdeten Orten unter Einsatz einer Leuchteinheit am Ort der Lichtaussendung und einer Energiezuführung, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiezuführung durch Lichtleiter erfolgt.