DE102005061815A1

DE102005061815A1 - Gefahrenfeuer

Info

Publication number: DE102005061815A1
Application number: DE102005061815A
Authority: DE
Inventors: Gerd Kobi
Original assignee: Honeywell Airport Systems GmbH
Current assignee: Honeywell Airport Systems GmbH
Priority date: 2005-12-23
Filing date: 2005-12-23
Publication date: 2007-06-28
Also published as: WO2007074013A1

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Gefahrenfeuer Typ B und C nach ICAO Annes 14 Tabelle 6-3 mit einem zylindrischen Tragelement, ausgebildet als ein von der Umgebungsluft im mit Kühlrippen versehenen Innenbereich durchflossener Hohlkörper und einer Mehrzahl von Montageplätzen zur Anordnung von Leuchtelementen auf der Mantelfläche des zylindrischen Tragelementes. DOLLAR A Die Leuchtelemente bestehen aus LEDs mit aufgesetzten engbündelnden Spezialoptiken und werden mit einer Mechanik für präzise winkelgenaue Montage auf den Montageflächen der Montageplätze des Tragelementes befestigt. DOLLAR A Zur Erfüllung einer gewünschten Intensitätsverteilung mit einzuhaltenden Ober- und Untergrenzen der Intensität im Abstrahlungsbereich nach unten gem. ICAO weisen die Montageflächen der Montageplätze gegenüber der Symmetrieachse des zylindrischen Tragelementes eine Neigung nach oben auf.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gefahrenfeuer zur Kennzeichnung von Flughindernissen.
Gefahrenfeuer dieser Art werden auf Gebäuden oder Einrichtungen montiert, die ein Flughindernis darstellen können. Entsprechend ihrem exponierten Einsatzort sind die Gefahrenfeuer den Umwelteinflüssen verhältnismäßig unmittelbar ausgesetzt. Entsprechend ihrem Einsatzzweck und ihrer begrenzten Zugänglichkeit bestehen hohe Anforderungen an ihre Lebensdauer sowie auch an ihre Zuverlässigkeit.
Die heutige Verfügbarkeit von lichtstarken LEDs ermöglicht die Erfüllung der gestellten Anforderungen bei geringem Energieverbrauch.

Damit die zu warnenden Flugzeuge aus großer Entfernung auf die bestehende Gefahr hingewiesen werden können, soll die Intensität des abgegebenen Lichtes den einschlägigen Vorschriften entsprechen. Da sich hohe Gebäude, Türme, Windkraftanlagen etc. aber häufig auch in Wohngebieten befinden, soll gleichzeitig aber auch die Lichtverteilung nach unten vorgeschriebene Werte weder überschreiten noch unterschreiten. Diese gesteigerten Anforderung an Gefahrenfeuer sind in der ICAO Annex 14,Tabelle 6-3, Typ B und C genannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Gefahrenfeuer vorzuschlagen.

Die Aufgabe wird durch ein Gefahrenfeuer mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Wie auch die aus dem Stand der Technik bekannten Gefahrenfeuer, weist das erfindungsgemäße Gefahrenfeuer ein zylindrisches Tragelement mit einer Mehrzahl von Montageplätzen zur Anordnung von Leuchtelementen auf der Mantelfläche des zylindrischen Tragelementes auf.

Zur Verbesserung der Abstrahlcharakteristik sind die Montageflächen der Montageplätze, anders als beim Stand der Technik, gegenüber einer Symmetrieachse „S" des zylindrischen Tragelementes geneigt. Dadurch entstehen trapezoide Montageflächen auf der Mantelfläche des zylindrischen Tragelementes.

Durch dieses Merkmal und/oder durch die Verwendung engbündelnder Optiken ist es möglich, eine vorbestimmte Abstrahlcharakteristik mit oberen und unteren Grenzen für die abgestrahlte Intensität einzuhalten, bei gleichzeitiger Ermöglichung der einfachen und zuverlässige Montierbarkeit der Leuchtelemente und der Realisierung eines guten Wärmeübergangs zwischen dem Leuchtelement und dem Tragelement. Die Montageflächen weisen dabei gegenüber der Symmetrieachse einen Winkel zwischen 0,1 und 1,5 Grad auf, je nach verwendeter Optik.

In jeder Fläche sind Montagebohrungen vorgesehen, die in einer zur Symmetrieachse des Tragelementes parallelen Linie liegen. Dadurch kann das Leuchtelement (ohne Aufstreuoptik) besonders einfach mit Multifunktionsbolzen am Tragelement angesetzt und befestigt werden. Die Multifunktionsbolzen sorgen beim anschließenden Aufsetzen der Aufstreuoptik für deren exakt vertikale Ausrichtung.

Auf der Oberseite von Flughindernissen herrschen oft extremere Temperatur- und Luftströmungsverhältnisse als am Boden, die sich darüber hinaus auch noch besonders schnell und extrem ändern können. Die abgegebene Lichtintensität der verwendeten Leuchtmittel (LEDs) ist prinzipbedingt temperaturabhängig. Daher ist es für das Gefahrenfeuer besonders wichtig, die von den Leuchtelementen zusätzlich erzeugte Hitze auch wieder effektiv an die Umgebung abgeben zu können.

Durch wärmeableitende Maßnahmen und/oder elektronische Regelung wird eine von der Umgebungstemperatur unabhängige konstante Lichtintensität des Gefahrenfeuers erreicht

Zu diesem Zweck ist das Tragelement hohlzylindrisch für freie Durchströmung durch die Umgebungsluft ausgeführt und sind auf der Innenseite des Tragelementes eine Vielzahl von Kühlrippen vorgesehen, die zu der Symmetrieachse parallel verlaufen. Somit kann die Innenseite effektiv zum Abtransport der erzeugten Wärme benutzt werden, da über die Außenseite des Gefahrenfeuers nur ein geringer Teil der entstehenden Wärme abgeführt werden kann.

Um diese Wärmeübertragungsleistung auf die Umgebung möglichst hoch zu halten, sind besonders viele sehr schmale Kühlrippen vorgesehen. Um diesen Effekt nicht mehr als nötig zu verringern, sind nur dort, wo auf der Außenseite Montagebohrungen vorgesehen sind, auf der Innenseite Kühlrippen vorgesehen, deren Dicke größer als der Durchmesser der Montagebohrungen ist, um die größtmögliche Wärmeabgabe zu ermöglichen.

Bei dem vorgeschlagenen Gefahrenfeuer können in einer ersten zur Symmetrieachse senkrechten Ebene eine vorbestimmte Anzahl von Montageplätzen mit gleichem Abstand voneinander vorgesehen sein, und in einer zweiten, zur Symmetriedrehachse senkrechten Ebene die selbe Anzahl von Montageplätzen wiederum mit dem gleichen Abstand voneinander vorgesehen sein. Bei Vorsehung von zwei oder mehr Reihen an dem rohrförmigen bzw. zylindrischen Tragelement ist es im Hinblick auf die horizontale Intensitätsverteilung von erheblichem Vorteil, wenn die in den unterschiedlichen Ebenen vorgesehenen Montageplätze gegeneinander versetzt sind.

Die bei dem Gefahrenfeuer verwendeten Leuchtelemente umfassen eine LED-Platine, LEDs, Kollimatorlinsen, Linsenhalter und Aufstreuoptiken, wobei die Aufstreuoptiken nach ihrer Anbringung vor den Kollimatorlinsen durch die Multifunktionsbolzen parallel zur vertikalen Symmetrieachse ausgerichtet sind, während die Multifunktionsbolzen gleichzeitig die LED Platine mit Linsenhalter und Linse auf der Montagefläche fixieren. Vorteilhafterweise ist zwischen der Kollimatorlinse und dem Optikhalter ein elastisches Element angeordnet, dass für eine präzise und für das optische Funktionieren unverzichtbare elastische Positionierung der Linse auf der LED sorgt.

Zur Erreichung einer gleichmäßigen horizontalen Intensitätsverteilung weist die Aufstreuoptik eine Vielzahl von parallelen Lichtbrechelementen auf, die sich auf der Innenseite der Aufstreuoptik befinden und die nach dem Aufsetzen der Aufstreuoptik auf die zuvor befestigte LED-Platine mit den auf ihr angeordneten optischen Komponenten, durch die Multifunktionsbolzen parallel zur Symmetrieachse „S" des Trageelementes ausgerichtet sind.

Die Kollimatorlinse dient dazu, dass das von den LED-Elementen der LED-Platinen abgegebene Licht möglichst parallel die Leuchtelemente verlässt. Hierzu wird die Kollimatorlinse mit einem Sockel auf dem Kragen des LED-Gehäuses der auf der LED-Platine befindlichen LED aufgesetzt und ist in der Kollimatorlinse eine Ausnehmung vorgesehen, in der im auf das LED-Gehäuse aufgesetzten Zustand der lichtabgebende Teil der LED von der Ausnehmung umschlossen wird. Dies stellt, zusammen mit der elastischen Halterung der Linse im Linsenhalter (s.o.) eine definierte und zentrierte Positionierung zwischen LED-Element und Kollimatorlinse sicher und somit eine möglichst effektive und parallele und, auf die LED-Platine bezogene, senkrechte Abgabe der Lichtstrahlen.

Um auch dann möglichst konstante Lichtintensitäten sicher stellen zu können, wenn die Umgebungsbedingungen sich extrem rapide verändern, sind an dem Tragelement selbst ein oder mehrere Temperatursensoren vorgesehen. Das Ausgangssignal dieser Temperatursensoren wird einer Steuereinrichtung zugeführt, die hierdurch in die Lage versetzt ist, die den Leuchtelementen zugeführte Stromcharakteristik unter Berücksichtigung des Ausgangssignals der Temperatursensoren einzustellen. Eine Veränderung der abgegebenen Lichtintensität auf Grund von Temperaturschwankungen ist hierdurch nur in sehr engen Grenzen möglich. Dafür sorgen die großflächigen, mit der Außenluft im Kontakt stehenden Kühlrippen im offenen inneren Bereich des Tragelementes.

Um die vorschriftenkonforme Einsatzdauer des Gefahrenfeuers möglichst hoch zu halten, sind die Leuchtelemente redundant verschaltet. Dadurch ist ein Weiterbetrieb bei Erfüllung der Vorschriften auch bei Ausfall von einzelnen LEDs möglich.

Die einzelnen Merkmale der Unteransprüche können einzeln und auch in jeder beliebigen Kombination mit den Merkmalen des Anspruchs 1 kombiniert werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert.
Die 1 zeigt ein Tragelement mit einigen beispielhaften Leuchtelementen.
Die 2 zeigt ein Leuchtelement von der Seite, aufgebracht auf dem Trageelement
Die 3 zeigt eine Linse.
In der 1 ist mit 1 ein Tragelement, mit 2 ein Montageplatz, mit 3 ein Leuchtelement, mit 4 eine Kühlrippe, mit 5 eine LED-Platine, mit 7 eine Aufstreuoptik, mit 9 ein Multifunktionsbolzen und mit 10 ein Linsenhalter bezeichnet. Mit „S" ist die Symmetrieachse des Tragelementes bezeichnet.
Das zylindrische Tragelement ist hohlzylindrisch bzw. rohrförmig und wird aus Aluminium hergestellt. Es ist einstückig.
Auf der Mantelfläche des zylindrischen Tragelementes 1 sind eine Anzahl von Montageplätzen 2 erkennbar. Jeder Montageplatz 2 hat eine Montagefläche sowie zumindest zwei Montagebohrungen, die übereinander, d.h. in einer zur Symmetrieachse parallelen Linie vorgesehen sind.
Wie aus der 1 ersichtlich, sind die Montageflächen trapezoid. Diese Figur entsteht, da die Montagefläche eben ist, und gegenüber der Außenwand der Mantelfläche bzw. gegenüber der Symmetrieachse des zylindrischen Tragelementes geneigt ist. Der Neigungswinkel α der Fläche liegt zwischen 0,1 bis 1,5 Grad, je nach verwendeter Optik. Entsprechend 1 erfolgt die Neigung nach oben.
In der 1 sind vier Montageplätze – zwei pro Horizontalebene – beispielhaft gezeigt. Die Anzahl der Montageplätze pro Horizontalebene und die Anzahl der Ebenen übereinander richtet sich nach der Intensitätsanforderung der zu erfüllenden Vorschrift.
Auf der Innenseite des zylindrischen Tragelementes sind eine Vielzahl von Kühlrippen 4 vorgesehen.
Diese verlaufen vertikal bzw. parallel zur Symmetrieachse „S" des zylindrischen Tragelementes 1. Die Kühlrippen sind auf den Mittelpunkt des zylindrischen Tragelementes ausgerichtet. Zur Erhöhung der Kühlwirkung sind möglichst viele Kühlrippen 4 vorgesehen, so dass die einzelne Kühlrippe verhältnismäßig dünn ist. Jedoch sind dort, wo außen Montagebohrungen vorgesehen sind, das sind in der 1 die Plätze, an denen Multifunktionsbolzen eingesetzt sind, dickere Kühlrippen vorgesehen, um eine zuverlässige Befestigung der Leuchtelemente 3 zu ermöglichen. Die Kühlrippen an diesen Stellen sind deutlich dicker als der Durchmesser der Montagebohrungen.
Die Montageplätze 2 der oberen Ebene sind gegenüber den Montageplätzen der unteren Ebene um die halbe Breite eines Montageplatzes versetzt. Je nach Anzahl der Montageplätze pro Ebene und Anzahl der Ebenen kann der Versatz beliebige Breitenanteile eines Montageplatzes betragen.
Die Leuchtelemente 3 sind aus der 2 besser ersichtlich. Mit Ausnahme eines elastischen Elementes 8 zur elastischen Positionierung der Linse auf der LED, der LED 14 und des lichtabgebenden Teils der LED 15 sind alle Elemente der 2 auch aus der 1 ersichtlich.
Die LED-Platine 5 weist eine ebene Grundfläche auf, die an der ebenen Montagefläche des Montageplatzes 2 angeordnet wird, so dass der Multifunktionsbolzen 9 durch sie hindurch in einer Montagebohrung des Tragelementes 1 verschraubt werden kann und gleichzeitig die LED-Platine auf dem Tragelement befestigt. Die LED-Platine weist ein LED-Element 14, 15 auf, das Licht abgibt. Das von dem LED-Element abgegebene Licht hat einen Abstrahlwinkel von bis zu 120 Grad. Um aus diesem Licht weitgehend paralleles Licht zu machen, ist die Kollimatorlinse 6 vorgesehen, die, wie aus 3 ersichtlich, einen Linsensockel 11 und eine Ausnehmung 12 aufweist. Ein auf der LED-Platine befestigter Linsenhalter hält und positioniert die Linse auf der LED. Der Linsensockel 11 wird so auf die LED aufgesetzt, dass das LED-Element 15 der LED-Platine 5 in der Ausnehmung 12 der Linse 6 angeordnet ist.
Zwischen der Linse 6 und dem Linsenhalter 10 befindet sich das elastische Element 8. Mittels der beiden Multifunktionsbolzen 9 werden nun die LED-Platine 5 mit aufgesetzter Linse 6, aufgeklebtem Linsenhalter 10 mit elastischem Element 8 auf der Montagefläche des Montageplatzes 2 festgeschraubt. Anschließend wird die mit Positionierbohrungen oder Positioniergabeln versehene Aufstreuoptik 7, geführt durch den oberen Teil der Multifunktionsbolzen 9 über der Linse 6 ausgerichtet, positioniert und befestigt.
Der Multifunktionsbolzen 9 dient daher sowohl zum Befestigen der LED-Platine mit aufgesetzter Linse und Linsenhalter auf dem Montageplatz als auch zur exakt vertikalen Ausrichtung der Aufstreuoptik nach dem Aufsetzen auf die Einheit aus Linse und Linsenhalter.
Die Aufstreuoptik 7 weist eine Mehrzahl von Lichtbrechelementen 13 auf. Diese dienen zum Erreichen einer weitwinkligen und gleichmäßigen Aufstreuung des von der Linse kollimierten Lichtes bei Aufrechterhaltung der Kollimierung im vertikalen Bereich.
Die lichtbrechenden Elemente 13 sind auf der Innenseite der Aufstreuoptik angebracht. Sie verlaufen vertikal. Aus der 1 sind aus Darstellungsgründen nur einige dieser prismenartigen Vorsprünge ersichtlich, die auf der Innenseite der Aufstreuoptik vorgesehen sind. Die Anzahl der lichtbrechenden Elemente richtet sich nach dem zu erreichenden horizontalen Aufstreuwinkel.
In den Figuren nicht gezeigt sind Sensorelemente zur Ermittlung der Temperatur des zylindrischen Tragelementes 1. Ebenfalls nicht gezeigt ist die Steuereinrichtung, die den den Leuchtelementen zugeführten Strom derart steuert, dass die abgegebene Lichtintensität konstant bleibt. Zu diesem Zweck berücksichtigt die Steuereinrichtung die in einem Speicher abgelegte Lichtabgabe als Funktion der Temperatur der LED-Elemente sowie das Ausgangssignal der Temperatursensoren.
Die einzelnen Leuchtelemente 3 sind so verschaltet, dass bei Ausfall eines einzelnen Leuchtelementes die benachbarten Leuchtelemente dessen Aufgabe so weit als möglich mit übernehmen.

Claims

Gefahrenfeuer mit einem zylindrischen Tragelement (1) mit einer Mehrzahl von Montageplätzen (2) zur Anordnung von Leuchtelementen (3) auf der Mantelfläche des zylindrischen Tragelementes, wobei die Montageplätze eine Montagefläche aufweisen, die zu einer Symmetrieachse des zylindrischen Tragelementes geneigt ist.
Gefahrenfeuer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageflächen gegenüber der Symmetrieachse einen Winkel (α) zwischen 0,1 bis 1,5 Grad aufweisen.
Gefahrenfeuer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Montagefläche mindestens zwei Montagebohrungen vorgesehen sind, die in einer zur Symmetrieachse parallelen Linie liegen.
Gefahrenfeuer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement hohlzylindrisch ist, und dass auf der Innenseite des Tragelementes eine Vielzahl von Kühlrippen (4) vorgesehen sind, die zu der Symmetrieachse parallel verlaufen.
Gefahrenfeuer nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass dort, wo auf der Außenseite des Tragelementes Montagebohrungen vorgesehen sind, auf der Innenseite Kühlrippen vorgesehen sind, deren Dicke größer als der Durchmesser der in sie ragenden Montagebohrungen ist und dass die Dicke der übrigen Kühlrippen geringer als der Durchmesser der bei den Montagebohrungen angeordneten Kühlrippen ist.
Gefahrenfeuer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten, zur Symmetrieachse senkrechten Ebene eine vorbestimmte Anzahl von Montageplätzen mit gleichem Abstand voneinander vorgesehen sind, dass in einer zweiten, zur Symmetrieachse senkrechten Ebene dieselbe Anzahl von Montageplätzen mit gleichem Abstand voneinander vorgesehen sind und dass die in der ersten Ebene vorgesehenen Montageplätze gegenüber den in der zweiten Ebene vorgesehenen Montageplätzen versetzt sind.
Gefahrenfeuer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtelemente eine LED-Platine (5) mit LED (14), eine Kollimatorlinse (6) mit Linsenhalter (10) und elastischem Element (8) und eine separat befestigte Aufstreuoptik (7) umfassen, wobei das einzelne Leuchtelement ohne Aufstreuoptik (7) mit Multifunktionsbolzen (9) an der Montagefläche befestigt wird
Gefahrenfeuer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Linsenhalter (10) und der Kollimatorlinse (6) ein elastisches Element (8) angeordnet ist, das eine elastische, mechanische Spannungen ausgleichende, Positionierung und Zentrierung der Kollimatorlinse (6) auf der LED (14) beim Prozess des Befestigens des Linsenhalters (10) auf der LED-Platine (2) ermöglicht. Das elastische Element (8) kann die Form eine O-Rings haben.
Gefahrenfeuer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufstreuoptik eine Vielzahl von Lichtbrechelementen aufweist, die auf der Innenseite der Aufstreuoptik parallel angeordnet sind.
Gefahrenfeuer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem durch die Multifunktionsbolzen (9) geführtem Aufsetzen der Aufstreuoptik auf den Linsenhalter, die Aufstreuoptik (7) exakt so positioniert ist, dass die Lichtbrechelemente (13) parallel zur Symmetrieachse („S") des Tragelementes ausgerichtet sind.
Gefahrenfeuer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollimatorlinse (6) einen Linsensockel (11) zum Zentrieren auf dem Kragen der LED (14) und eine Ausnehmung (12) aufweist, die den Lichtabgebende Teil der LED (15) vollständig umschließt und damit Linse und LED optimal zueinander ausrichtet, damit das Licht der LED optimal und annähernd verlustfrei kollimiert werden kann.
Gefahrenfeuer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Tragelement (1) Temperatursensoren vorgesehen sind, und dass eine Steuereinrichtung die den Leuchtelementen zugeführten Stromparameter unter Berücksichtigung des Ausgangssignals des Temperatursensors so beeinflusst, dass die abgegebene Lichtintensität temperaturunabhängig konstant ist.
Gefahrenfeuer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtelemente redundant verschaltet sind.