DE102009047402A1

DE102009047402A1 - Leuchteinrichtung

Info

Publication number: DE102009047402A1
Application number: DE102009047402A
Authority: DE
Inventors: Holger Laabs; Rainer Seidel
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2009-12-02
Filing date: 2009-12-02
Publication date: 2011-06-09
Also published as: WO2011067108A1; CN102639927B; CN102639927A; US20120229292A1

Abstract

Offenbart ist eine Leuchteinrichtung (1) für eine Befeuerung, die zumindest eine VIS-LED (4) als erste Lichtquelle und eine zweite im Wesentlichen Infrarot-Strahlung emittierende Lichtquelle (6) aufweist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung geht aus von einer Leuchteinrichtung für eine Befeuerung.
Stand der Technik
Zur Orientierung und Führung von Luftfahrzeugen, die sich im Anflug auf einen Flughafen oder dergleichen befinden oder sich auf dessen Start-, Lande- oder Rollbahn bewegen, werden Lichtsignale von Befeuerungsanlagen des Flughafens abgegeben. Die Befeuerungsanlagen umfassen alle lichttechnischen Hilfen, die einen sicheren Flugbetrieb und ein sicheres Bewegen von Luftfahrzeugen im Bereich eines Flughafens auch bei Dunkelheit und/oder schlechten Sichtverhältnissen gewährleisten sollen. Übliche Befeuerungsanlage weisen Leuchtmittel mit Halogenlampen auf (z. B. GB 1270658A oder EP 0 653 351 B1 ). Die Halogenlampen emittieren neben dem sichtbaren Licht auch Infrarot-Strahlung, die als Signalgeber für elektronische Landehilfen von Flugzeugen bei schlechter Sicht, beispielsweise aufgrund von Nebel oder Regen, eingesetzt wird (z. B. WO 2009/128065 A1 ). Allerdings absorbiert die wasserhaltige Atmosphäre ein Großteil der emittierten Infrarotstrahlung (Absorptionsspektrum von Wassermolekülen), so dass dieser Teil der Strahlung nicht mehr für den Nutzeffekt (Infrarot-Orientierungshilfe) zur Verfügung steht. Lediglich Infrarotlicht in bestimmten Spektralbereichen (sogenannte spektrale Transmissionsfenster) kann auch über größere Entfernungen hinweg durch die wasserhaltige Luft emittiert werden – und ist dann mit Hilfe von Infrarot-Kameras der Flugzeuge für Positionierungszwecke erfassbar. In der 6 ist die spektrale Transmission der Atmosphäre für elektromagnetische Strahlung im Bereich von ungefähr 0,9 μm bis 2,7 μm dargestellt (Quelle: http://www.gemini.edu/node?q=node/10789).
Die Wellenlängenbereiche mit einer Transmission nahe 1 sind die erwähnten spektralen Transmissionsfenster. Dazu gehören z. B. insbesondere Wellenlängen im Bereich zwischen ca. 1 μm und 1,1 μm, 1,2 μm und 1,3 μm, 1,5 μm und 1,75 μm oder 2,1 μm und 2,3 μm.
Nachteilig bei derartigen Befeuerungsanlagen ist der hohe Energiebedarf für die Erzeugung der Infrarotstrahlung außerhalb der spektralen Transmissionsfenster, die recht kurze Lebensdauer der Halogenlampen und die damit verbundenen aufwendigen Wartungsarbeiten zum Austauschen der Halogenlampen.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Leuchteinrichtung zu schaffen, die einen geringen Energiebedarf und eine hohe Lebensdauer aufweist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Leuchteinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Erfindungsgemäß hat eine Leuchteinrichtung für eine Befeuerung zumindest eine zumindest eine VIS-LED (VISIBLE-LED) aufweisende erste Lichtquelle und eine zweite im Wesentlichen Infrarot-Strahlung emittierende Lichtquelle. Unter dem Begriff VIS-LED sind Leuchtdioden (LED) zu verstehen, die für die Ausstrahlung von für das menschliche Auge sichtbarer elektromagnetischer Strahlung, d. h. von weißem oder farbigem Licht ausgelegt sind.
Diese Lösung hat den Vorteil, dass sichtbares (weißes oder farbiges) Licht, beispielsweise zur Orientierung und Führung von Luftfahrzeugen, die sich im Anflug auf einen Flughafen befinden, von den die zumindest eine LED aufweisenden Lichtquellen zur Verfügung gestellt werden kann. Die LED weisen, im Vergleich zum eingangs erläuterten Stand der Technik, eine hohe Lebensdauer und einen geringen Energiebedarf auf. Die zur Orientierung bei schlechten Sichtverhältnissen dienende Infrarot-Strahlung wird dann über eine weitere Lichtquelle emittiert, die nur diese Strahlung bereitstellen muss und somit speziell hierfür angepasst sein kann. Weiterhin kann die Energie zur Versorgung der Infrarot-Lichtquelle bei gutem Wetter gespart werden.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltung finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Mit Vorteil ist die die Infrarot-Strahlung emittierende Lichtquelle ein Infrarot-Laser, eine Infrarot-LED und/oder eine im Wesentlichen im Infrarot-Spektralbereich abstrahlende Halogenlampe. Im Falle der Verwendung eines Infrarot-Lasers oder einer Infrarot-LED wird vorzugsweise gezielt eine IR-Wellenlänge gewählt, die in einem spektralen Transmissionsfenster der Atmosphäre liegt. Hierfür sind insbesondere Wellenlängen im Bereich zwischen ca. 1 μm und 1,1 μm, 1,2 μm und 1,3 μm, 1,5 μm und 1,75 μm oder 2,1 μm und 2,3 μm geeignet.
Vorzugsweise sind die Lichtquellen in einem gemeinsamen wärmeabführenden Gehäuse aufgenommen. Somit bildet die Leuchteinrichtung eine Einheit, wobei dann beispielsweise eine Vielzahl von Einheiten an einer Landebahn eines Flughafens anordbar sind. Durch die wärmeabführenden Eigenschaften des Gehäuses können weitere Kühlelemente eingespart werden.
Zur Erhöhung der Lichtstärke der Leuchteinrichtung können eine Mehrzahl von ersten und/oder zweiten Lichtquellen in dem Gehäuse angeordnet sein.
Mit Vorteil ist die erste Lichtquelle zumindest ein herkömmliches und kostengünstiges LED-Modul mit vier LEDs, denen jeweils ein Reflektor zugeordnet ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist die erste Lichtquelle als kompakte Multichip-LED ausgestaltet.
Es ist auch denkbar, die erste Lichtquelle als einen äußerst geringen Bauraum aufweisendes LED-Submount auszuführen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind eine Mehrzahl von LED-Modulen, Multichip-LEDs und/oder LED-Submounts etwa konzentrisch um die zweite Lichtquelle angeordnet.
Die Leuchteinrichtung eignet sich insbesondere als Anflugbefeuerung für Flugzeuge beim Anflug für einen Flughafen, als Hindernisbefeuerung oder Landebahn-Befeuerung oder als Leuchtfeuer in der Schifffahrt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
1 in einer perspektivischen Darstellung eine Leuchteinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 in einer perspektivischen Darstellung die Leuchteinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
3 in einer perspektivischen Darstellung die Leuchteinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
4 in einer perspektivischen Darstellung die Leuchteinrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel;
5 in einer perspektivischen Darstellung die Leuchteinrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel;
6 ein Ausschnitt der spektralen Transmission der Atmosphäre für elektromagnetische Strahlung.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine Leuchteinrichtung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Diese hat vier etwa konzentrisch in einem topfförmigen Gehäuse 2 angeordnete LED-Module 4 und einen etwa mittig der LED-Module 4 angeordneten Infrarot-Laser 6 (IR-Laser). Derartige Leuchteinrichtungen 1 werden beispielsweise in genormten Vorfeld- oder Runway-Befeuerungsanlagen von Flughäfen eingesetzt. Die LED-Module 4 strahlen dabei im Wesentlichen weißes oder farbiges Licht ab, das als Landehilfe für Flugzeuge bei guten Sichtverhältnissen dient. Bei schlechten Sichtverhältnissen, beispielsweise aufgrund von Nebel oder Regen, wird eine vom IR-Laser 6 abgestrahlte Infrarot-Strahlung von einer an einem Flugzeug angeordneten Infrarot-Kamera zur Positionsbestimmung von den Vorfeld- oder Runway-Befeuerungsanlagen empfangen.
Die LED-Module 4 und der IR-Laser 6 zeichnen sich, im Gegensatz zu den eingangs im Stand der Technik aufgeführten Halogenlampen, durch geringen Energieverbrauch und eine hohe Lebensdauer aus.
Die LED-Module 4 und der IR-Laser 6 sind auf einer bodenseitig des Gehäuses 2 angeordneten Leiterplatte 8 befestigt und elektrisch kontaktiert. Bei der Leiterplatte 8 handelt es sich um eine FR4-Platine mit einem Metallkern zur erhöhten Wärmeabfuhr. Das als Kühlkörper dienende Gehäuse 2 besteht ebenfalls aus wärmeabführenden Materialien. Ein jeweiliges LED-Modul 4 hat jeweils vier LEDs 10, denen jeweils ein etwa trichterförmiger Reflektor 12 zugeordnet ist. Dessen Längsachse erstreckt sich etwa orthogonal zur Platine 8, und sein Durchmesser vergrößert sich in Abstrahlrichtung der LEDs 10. Die Reflektoren 12 eines LED-Moduls 4 sind einstückig ausgebildet und zusammen mit den LEDs 10 über eine Clipverbindung 14 auf der Leiterplatte 8 befestigt. Die Clipverbindung 14 weist vier sich von der Leiterplatte 8 weg erstreckende Schenkel 16 auf, die gleichmäßig um die einstückig ausgebildeten Reflektoren 12 herum angeordnet sind und mit einem von der Leiterplatte 8 entfernten Endabschnitt den Reflektor 12 zum Haltern hintergreifen. Durch die Clipverbindung 14 sind die LEDs 10 einfach austauschbar.
Die LED-Module 4 sind etwa konzentrisch und gleichmäßig auf der Leiterplatte 8 um den IR-Laser 6 angeordnet, der sich dann etwa mittig der LED-Module 4 befindet.
Bei dem IR-Laser 6 handelt es sich beispielsweise um einen herkömmlichen High Power Single Mode InP Laser, der mit einer Wellenlänge von z. B. 1250 oder 1750 nm strahlt. Diese Wellenlängen liegen in einem spektralen Transmissionsfenster der Atmosphäre und folglich ist die Transmission nahezu 1 (vgl. 6), d. h. die Transmissionsverluste sind entsprechend sehr gering.
2 stellt in einer perspektivischen Darstellung die Leuchteinrichtung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dar. Anstelle von vier LED-Modulen 4, wie in der 1, weist diese acht Multichip-LEDs 18 auf. Hierbei handelt es sich beispielsweise um den Typ „Ostar” der Firma Osram. In der DE 10 2008 033 910 A1 sind derartige Multichip-LEDs 18 offenbart.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist des Weiteren der IR-Halbleiter-Laser 6 aus 1 durch drei sternförmig angeordnete Infrarot-LEDs 20 (IR-LEDs) ersetzt. Die Multichip-LEDs 18 sind umlaufend um die IR-LEDs 20 und gleichmäßig voneinander beabstandet – wie in der 1 – angeordnet.
Ein in 3 perspektivisch dargestelltes drittes Ausführungsbeispiel der Leuchteinrichtung 1 zeigt eine Kombination des ersten und zweiten Ausführungsbeispiele aus 1 und 2. Zum Abstrahlen von weißem oder farbigem Licht sind hierbei die vier LED-Module 4 aus der 1 und zum Abstrahlen von Infrarot-Strahlung die IR-LEDs 20 aus 2 eingesetzt.
4 zeigt die Leuchteinrichtung 1 in einer perspektivischen Darstellung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. Anstelle von LED-Modulen 4, wie in 3, sind sechs LED-Submounts 22 eingesetzt. Bei dem LED-Submounts 22 handelt es sich um eine Mehrzahl von einzelnen LEDs – beispielsweise acht – die elektrisch parallel auf einem Barren bzw. Submount montiert sind. Ein derartiger LED-Submount 22 zeichnet sich durch eine äußerst geringe Baugröße aus. Mittig der LED-Submounts 22 ist wieder ein IR-Laser 6 oder ein IR-LED 20 angeordnet.
In 5 ist die Leuchteinrichtung 1 in einer perspektivischen Darstellung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel gezeigt. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel 1 aus 1 ist anstelle des IR-Lasers 6 eine Halogenlampe 24 mit einem Reflektor 26 mittig der LED-Module 4 in das Gehäuse 2 eingesetzt. Somit ist die LED-Technik mit der Halogen-Technik kombiniert. Durch Dimmung der Halogenlampe 24 ist das Maximum eines Wellenlängenspektrums in den infraroten Spektralbereich verschiebbar, um die Halogenlampe 24 an die eingangs im Stand der Technik erläuterten spektralen Transmissionsfenster der Atmosphäre anzupassen. Durch die Dimmung weist die Halogenlampe 24 vorteilhaft eine längere Lebensdauer auf.
Es ist denkbar, dass die die Infrarot-Strahlung emittierende Lichtquelle nur bei Bedarf, beispielsweise bei schlechten Sichtverhältnissen, eingeschaltet ist.
Es sind neben den Kombinationen der ersten Lichtquellen 4, 18, 22 und zweiten Lichtquellen 6, 20, 24 aus den 1 bis 5 durchaus weitere Kombinationen möglich. So könnte die Halogenlampe 24 beispielsweise als Ersatz für die zweite Lichtquelle in 2, 3 oder 4 dienen. Auch könnten unterschiedliche erste und unterschiedliche zweite Lichtquellen 4, 6, 18, 20, 22, 24 je Leuchteinrichtung 1 eingesetzt werden.
Offenbart ist eine Leuchteneinrichtung für eine Befeuerung, die zumindest eine VIS-LED als erste Lichtquelle und eine zweite im Wesentlichen Infrarot-Strahlung emittierende Lichtquelle aufweist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

GB 1270658 A [0002]
EP 0653351 B1 [0002]
WO 2009/128065 A1 [0002]
DE 102008033910 A1 [0030]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

http://www.gemini.edu/node?q=node/10789 [0002]

Claims

Leuchteinrichtung für eine Befeuerung mit zumindest einer zumindest eine VIS-LED (10) aufweisenden ersten Lichtquelle (4, 18, 22) und einer zweiten im Wesentlichen Infrarot-Strahlung emittierenden Lichtquelle (6, 20, 24).
Leuchteinrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite Lichtquelle ein Infrarot-Laser (6), eine Infrarot-LED (20) und/oder eine Halogenlampe (24) ist.
Leuchteinrichtung nach Anspruch 2, wobei der Infrarot-Laser (6), bzw. die Infrarot-LED (20) mit einer Wellenlänge strahlt, die in einem spektralen Transmissionsfenster der Atmosphäre liegt.
Leuchteinrichtung nach Anspruch 3, wobei die Wellenlänge im Bereich zwischen ca. 1 μm und 1,1 μm, 1,2 μm und 1,3 μm, 1,5 μm und 1,75 μm oder 2,1 μm und 2,3 μm liegt.
Leuchteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichtquellen (4, 6, 18, 20, 22, 24) in einem gemeinsamen wärmeabführenden Gehäuse (2) aufgenommen sind.
Leuchteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Mehrzahl von ersten und/oder zweiten Lichtquellen (4, 6, 18, 20, 22, 24) in dem Gehäuse (2) angeordnet sind.
Leuchteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine erste Lichtquelle ein LED-Modul (4) mit jeweils vier LEDs (10) ist, denen jeweils ein Reflektor (12) zugeordnet ist.
Leuchteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die zumindest eine erste Lichtquelle eine Multichip-LED (18) ist.
Leuchteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die zumindest eine erste Lichtquelle zumindest eine LED-Submount (22) ist.
Leuchteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Mehrzahl von ersten Lichtquellen (4, 18, 22) etwa konzentrisch um die zweite Lichtquelle (6, 20, 24) angeordnet sind.
Leuchteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei diese als Anflugbefeuerung für Flugzeuge beim Anflug an einem Flughafen, als Hindernis-Befeuerung oder Landebahn-Befeuerung eingesetzt ist.
Leuchteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei diese als Leuchtfeuer in der Schifffahrt eingesetzt ist.