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Die Erfindung betrifft ein Leuchtfeuer, das als Hindernisfeuer bzw. Hindernisbeleuchtung insbesondere an einem Windrad oder z. B. einem hohen Gestell oder hohem Gebäude angebracht werden kann. Ein derartiges Leuchtfeuer kann somit Licht als Warnung für fliegende Objekte ausgeben.
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Die von Leuchtfeuern ausgegebenen Feuer-Typen sind nach unterschiedlichen nationalen oder internationalen Normen, z. B. der ICAO Annex 14 festgelegt. Hierbei sind Feuer mit unterschiedlichen Farbwerten, z. B. Weiß oder Rot, unterschiedlichen Blinkfrequenzen und Intensitätsverteilungen festgelegt. Die Intensitätsverteilungen können weiterhin durch untere und obere Grenzwerte in der horizontalen Ebene und für verschiedene vertikale Abweichwinkel gegenüber der horizontalen Ebene festgelegt sein, um zum einen hinreichende Intensitäten zur Hinderniserkennung zu gewährleisten und zum anderen eine übermäßige Blendung von z. B. umliegenden Gebäuden oder Personen in einem Nahbereich zu vermeiden.
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Die
DE 10 2007 009 896 B4 beschreibt ein Leuchtfeuer mit mehreren auf einem Kreis angeordneten und radial nach außen gerichteten Leuchtdioden (LEDs). Den mehreren LEDs ist eine gemeinsame Fresnel-Linse zugeordnet, die in Umfangsrichtung umlaufend und konzentrisch zu der LED-Anordnung vorgesehen ist. Vor den einzelnen LEDs sind jeweils Vorsatzlinsen angeordnet, um das Licht der LEDs zu der Fresnel-Linse zu lenken, so dass die LEDs gegenüber der Fresnel-Linse eine radial nach innen versetzte virtuelle Abbildung einnehmen, die auch gegenüber dem Fokus der Fresnel-Linse versetzt ist. Auch die
DE 20219037 U1 beschreibt ein Leuchtfeuer mit mehreren LEDs.
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Durch den Einsatz von LEDs kann gegenüber früheren Leuchtmitteln, z. B. Halogenleuchten, eine erhebliche Stromersparnis erreicht werden. Durch den Einsatz der Vorsatzlinsen der
DE 10 2007 009 896 B4 können die optischen Eigenschaften der LEDs entsprechend abgeändert werden.
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Hierbei ist es jedoch zum Teil problematisch, die verschiedenen geforderten Abstrahlcharakteristiken zu erreichen. Somit sind derartige Leuchtfeuer im Allgemeinen nur für spezifische Feuer-Typen geeignet.
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Die
DE 20 2007 005 003 U1 beschreibt ein Leuchtfeuer, bei dem mehrere Leuchtmittel in unterschiedlichen Lichtabstrahlebenen angeordnet sind, wobei die unterschiedlichen Ebenen durch LEDs unterschiedlicher Farbe gebildet werden. Den mehreren Lichtabstrahlebenen sind jeweils eigene Linsenelemente zugeordnet, deren Übergänge durch Blendenringe voneinander getrennt sind.
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Derartige Leuchtfeuer sind allgemein üblich zur Ausbildung der unterschiedlichen Feuer-Typen. Je nach erforderlichem Leuchtfeuer, z. B. je nach Tageszeit, werden die unterschiedlichen Lichtabstrahlebenen eingeschaltet und die jeweils nicht relevanten Lichtabstrahlebene ausgeschaltet. Die Lichtabstrahlebenen verlaufen parallel zueinander und sind übereinander angeordnet. Hierbei können z. B. mehrere Lichtabstrahlebenen für weiße LEDs und eine Lichtabstrahlebene für rote LEDs ausgebildet sein.
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Durch einen derartigen Konstruktionstyp ergibt sich entsprechend eine größere vertikale Erstreckung. Die komplexe Beschaltung erfolgt im Allgemeinen durch zusätzliche Schaltungskästen, die außerhalb der Leuchtenanordnung angebracht werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Leuchtfeuer zu schaffen, das mit geringem Aufwand ausbildbar und für unterschiedliche Feuer-Typen einsetzbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Leuchtfeuer nach Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen.
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Erfindungsgemäß weisen somit zumindest einige der LED-Einheiten mehrere LEDs auf. Von diesen mehreren LEDs sind zumindest einige in vertikaler bzw. axialer Richtung, d. h. quer zur Umfangsrichtung, zueinander beabstandet. Diese vertikal bzw. axial zueinander beabstandeten LEDs können – zumindest teilweise oder gegebenenfalls gruppenweise – separat voneinander angesteuert werden.
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Erfindungsgemäß wird hierbei erkannt, dass die zum Teil recht strikten Vorgaben nach unterschiedlichen nationalen und internationalen Normen für die Abstrahlcharakteristiken durch die mehreren LEDs pro LED-Einheit sehr gut ausgebildet werden können. So können z. B. ein oder zwei LEDs in der horizontalen Ebene angeordnet werden und weitere LEDs vertikal hierzu etwas versetzt. Die vertikal versetzten LEDs tragen somit stärker zu Lichtstärkeverteilungen unter einem Winkel gegenüber der horizontalen Ebene bei.
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Eine gewünschte Lichtstärkeverteilung in vertikaler Richtung kann somit durch Überlagerung von LEDs mit unterschiedlichen Abständen zur horizontalen Ebene ausgebildet werden. Durch die separate Ansteuerbarkeit und unterschiedliche Bestromung der einzelnen LEDs einer LED-Einheit können somit mit hoher Variabilität und hoher Genauigkeit unterschiedliche Abstrahlcharakteristiken erreicht werden.
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Diese LEDs einer gemeinsamen LED-Einheit können somit insbesondere mit im wesentlichen gleichem Radius bzw. Abstand zu der gemeinsamen linearen Linse angeordnet und somit kompakt bauend nebeneinander angeordnet sein. Gegenüber der Ausbildung mehrerer vertikaler LED-Reihen, die sich jeweils umlaufend um die Tragstruktur erstrecken, kann somit zum einen eine deutlich kompaktere Ausbildung erfolgen.
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Insbesondere aber können durch mehrere LEDs einer gemeinsamen LED-Einheit mit der gemeinsamen, umlaufenden linearen Linse bei unterschiedlicher Ansteuerung unterschiedliche Leuchtstärkenverteilungen erreicht und somit verschiedene Feuer-Typen gebildet werden. Diese Unterschiede können in der Lichtstärke in horizontaler Richtung liegen, und weiterhin auch in der vertikalen Lichtstärkeverteilung, d. h. den Lichtstärkeverteilungen in vertikalen Winkeln gegenüber der horizontalen Ebene.
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So können z. B. eine oder mehrere mittlere LEDs, die auf der horizontalen Ebene liegen, getrennt von vertikal weiter weg von der horizontalen Ebene liegenden oberen und unteren LEDs angesteuert werden. Indem mittlere LEDs, weiterhin erste vertikal versetzte LEDs und weiterhin vertikal äußere LEDs separat ansteuerbar sind, sind somit drei verschiedene vertikale (axiale) Abstände zur horizontalen Ebene realisiert, vorzugsweise in symmetrischer Anordnung zur horizontalen Ebene, wobei das aus diesen drei vertikalen Abständen ausgestrahlte Licht von der gemeinsamen linearen Linse aufgenommen wird.
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Indem die gemeinsame lineare Linse einen einzigen Fokus-Ring aufweist, führt der unterschiedliche vertikale Versatz der einzelnen LEDs zu einer Auffächerung des Abstrahlwinkels gegenüber der horizontalen Ebene. Hierdurch unterscheidet sich die erfindungsgemäße Anordnung insbesondere auch von Stapel-Systemen wie z. B. der
DE 20 2007 005 003 U1 mit mehreren, ringförmig übereinander angeordneten Lichtabstrahlebenen, die jeweils durch einen Ring aus Leuchtmitteln mit einem eigenen Fresnel-Element sowie gegebenenfalls Blenden zwischen den Lichtabstrahlebenen gebildet werden.
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Die lineare Linse ist insbesondere eine lineare Fresnel-Linse. Ihr Fokus-Ring ist konzentrisch zur Symmetrieachse.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind unterschiedliche LED-Einheiten in Umfangsrichtung alternierend angeordnet, d. h. vorzugsweise in einer gemeinsamen horizontalen Ebene.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist hierbei vorgesehen, dass erste LED-Einheiten weißes Licht und zweite LED-Einheiten rotes Licht aussenden.
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Hierbei können z. B. nur die zweiten LED-Einheiten für z. B. rotes Licht gemäß der erfindungsgemäßen Ausbildung mit den mehreren LEDs ausgestattet sein, die anderen LED-Einheiten für z. B. weißes Licht hingegen gegebenenfalls nur durch jeweils eine einzige LED.
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Die verschiedenen LED-Einheiten können sich somit zumindest in ihrer Spektralzusammensetzung unterscheiden, wobei sie insbesondere weiße und rote LED-Einheiten darstellen können bzw. alternierend weißes und rotes Licht ausgeben. Die verschiedenen LED-Einheiten sind separat ansteuerbar, insbesondere können die ersten LED-Einheiten zusammen angesteuert werden und entsprechend die zweiten LED-Einheiten zusammen angesteuert werden. Grundsätzlich können auch mehr als zwei verschiedene LED-Einheiten alternierend in Umfangsrichtung angeordnet sein. Erfindungsgemäß wird jedoch erkannt, dass grundsätzlich die Ausbildung von zwei verschiedenen LED-Einheiten, nämlich eine LED-Einheit für weißes Licht und eine weitere LED-Einheit für rotes Licht, ausreichend ist, da die LED-Einheiten für verschiedene Feuer-Typen auch unterschiedlich angesteuert werden können.
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Die alternierende Anordnung kann streng alternierend sein, d. h. in der Folge
erste LED-Einheit – zweite LED-Einheit – erste LED-Einheit – ...usw.
Grundsätzlich können jedoch auch Abweichungen von dieser strengen Folge vorliegen mit anderen periodischen Anordnungen; relevant ist, dass in den verschiedenen Richtungen der horizontalen Ebene eine Überlagerung der Lichtkegel jeweils der ersten LEDs und jeweils der zweiten LEDs derartig auftritt, dass sich die gewünschten bzw. geforderten Lichtstärken ergeben.
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Erfindungsgemäß können die verschiedenen LED-Einheiten sich gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform nicht nur in ihrer Spektralzusammensetzung, sondern auch in einem weiteren Parameter unterscheiden. Dieser Parameter kann insbesondere eine unterschiedliche Defokussierung sein, die insbesondere durch einen unterschiedlichen Abstand zur gemeinsamen Linse gebildet werden kann. Erfindungsgemäß wird erkannt, dass durch die unterschiedliche Defokussierung eine gemeinsame umlaufende Linse für unterschiedliche vertikale Lichtstärkeverteilungen und somit unterschiedlichen Feuer-Typen genutzt werden kann.
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Die unterschiedlichen radialen Abstände können z. B. durch Ausbildung von vertikalen Rippen und Nuten gebildet werden, die sich alternierend in Umfangsrichtung der Tragstruktur erstrecken. Alternativ hierzu können grundsätzlich auch auf einer zylindrischen Oberfläche der Tragstruktur Trägerelemente der einzelnen LEDs unterschiedlich dick bzw. als Stapel ausgebildet werden. Die Ausbildung von radialen Nuten und Vorsprüngen ergibt jedoch eine höhere Fertigungsgenauigkeit und die Möglichkeit, dass diese jeweils eine plane Oberfläche aufweisen und somit die Platinen bzw. Trägerelemente der LED-Einheiten als plane Elemente flächig und somit eindeutig positioniert aufgebracht werden können. Hierzu kann z. B. ein Metallzylinder geeignet gefräst werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die weißen LED-Einheiten auf Vorsprüngen und die roten LED-Einheiten in den Vertiefungen angeordnet sind.
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Eine unterschiedliche Defokussierung kann aber auch durch Vorsatzoptiken vor einzelnen LED-Einheiten erreicht werden, z. B. nur vor den ersten oder zweiten LED-Einheiten. Somit können der radiale Versatz bzw. die unterschiedlichen radialen Abstände entfallen.
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Weitere Parameter, die zur unterschiedlichen Ansteuerung beitragen, können unterschiedliche Blinkfrequenzen oder Stromstärken sein.
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Erfindungsgemäß wir erkannt, dass sich insbesondere die Ausbildung einer der beiden LED-Einheiten mit mehreren, vertikal versetzten einzelnen LEDs in besonderer Weise synergetisch ergänzt mit der umlaufend alternierenden Ausbildung, insbesondere alternierend sowohl in der Spektralzusammensetzung als auch in der unterschiedlichen Defokussierung. Diese Kombination berücksichtigt in besonderer Weise, dass die unterschiedlichen Feuer-Typen auch unterschiedliche vertikale Lichtstärkeverteilungen, zum Teil mit oberem und unteren Grenzwert erfordern. Diese speziellen Anforderungen können bei einer einzigen linearen Linse, d. h. mit einem einzigen Fokusring, auf besonders vorteilhafte Weise erreicht werden, indem die unterschiedliche Defokussierung mit dem vertikalen Versatz kombiniert wird.
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Die LED-Einheiten können an einer ein- oder mehrteiligen Tragstruktur angebracht sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist somit vorgesehen, dass die Tragstruktur als zylindrisches Innengehäuse ausgebildet ist, an dessen Stirnseiten ein Boden und ein Deckel angebracht sind, wobei die lineare Linse zwischen dem Boden und dem Deckel aufgenommen ist.
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Hierbei kann z. B. ein transparentes Rohr aus Kunststoff oder auch Glas zur Abdichtung gegenüber dem Außenraum vorgesehen sein, wobei das transparente Rohr außerhalb der Fresnel-Linse und dem Metallzylinder vorgesehen sein kann, insbesondere direkt außerhalb der Fresnel-Linse. Somit ergibt sich ein kompakter, schmal bauender, vorzugsweise zylindrischer Block. Die elektronische Steuereinrichtung bzw. die Steuerungskomponenten können z. B. am Deckel oder Boden auf einer Platine oder einem anderen Schaltungsträger vorgesehen sein, so dass diese kompakte Einheit direkt an eine Stromversorgung angeschlossen werden kann. Der Schaltungsträger kann sich z. B. über den gesamten Querschnitt des Bodens oder Deckels erstrecken, so dass kurze Leitungswege zu den LED-Einheiten möglich sind.
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Die verschiedenen LED-Einheiten und insbesondere auch einzelne LEDs innerhalb der LED-Einheiten können vorteilhafterweise durch separate Kanäle angesteuert werden. Die Ansteuerung kann insbesondere über PWM (Pulsbreitenmodulation) erfolgen, da hierdurch unterschiedliche Lichtstärken ohne Polaritätswechsel gebildet werden können. Die Pulsfrequenz der PWM ist hierbei für ein Leuchtfeuer nicht erheblich. Insbesondere sind die typischen Taktraten von PWM deutlich höher bzw. hochfrequenter als die Blinkfrequenzen, die z. B. im Hertz-Bereich liegen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass in einem Zwischenraum zwischen der Tragstruktur und der linearen Linse ausgebildete Innenflächen des Deckels und des Bodens mit einer lichtabsorbierenden Beschichtung versehen sind.
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Erfindungsgemäß wird erkannt, dass eine Beschichtung der im Abstrahlbereich der LEDs liegenden Flächen mit einem Licht absorbierenden Material hilfreich ist, um die Abstrahlcharakteristiken einzuhalten. So können relevante Flächen am Deckel und am Boden, die im Strahlungsbereich der LEDs liegen, entsprechend beschichtet werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist somit vorgesehen, dass es eine zentrale Steuereinrichtung zur Ansteuerung der ersten und zweiten LED-Einheiten aufweist, wobei in der zentralen Steuereinrichtung Ansteuermuster für mindestens zwei verschiedene Feuer-Typen gespeichert sind, wobe insbesondere die unterschiedliche Bestromung der vertikal beabstandeten LEDs gespeichert sein kann. Weiterhin kann mindestens ein Feuer-Typ zur Bestromung der roten LED-Einheiten und mindestens ein Feuer-Typ zur Bestromung der weißen LED-Einheiten gespeichert sein.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einer Ausführungsform erläutert. Es zeigen:
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1 ein Leuchtfeuer gemäß einer Ausführungsform der Erfindung im Querschnitt bzw. Axialschnitt;
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2 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Leuchtfeuers;
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3 eine perspektivische Aufsicht auf das Leuchtfeuer;
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4 einen Radialschnitt durch das Leuchtfeuer;
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5 eine stark schematisierte Darstellung der vertikalen Abstrahlwinkes des Leuchtfeuers;
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6 die LED-Einheiten in Vorderansicht, Seitenansicht und perspektivischer Ansicht;
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7 eine Seitenansicht auf den Innenzylinder mit benachbarten LED-Einheiten;
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8 ein Diagramm der Lichtstärkeverteilung gegenüber dem vertikalen Winkel für ein Beispiel eines Feuers Feuer W Rot (FWR);
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9 die vertikale Lichtstärkeverteilung für ein weißes Feuer nach ICAO Annex 14, Mittelleistung Typ A;
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10 die vertikale Lichtstärkeverteilung für ein rotes Feuer nach ICAO Annex 14, Mittelleistung Typ B oder Typ C.
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Ein Leuchtfeuer 1 dient als Hindernisbeleuchtung bzw. Hindernisbefeuerung und kann z. B. auf einem Windrad angebracht sein. Das Leuchtfeuer 1 weist ein im Wesentlichen zylindrisches Innengehäuse 2 aus vorzugsweise Metall, z. B. Aluminium, einen auf dem Innengehäuse 2 befestigten Deckel 3 aus z. B. Aluminium, und einen an der Unterseite des Innengehäuses 2 befestigten Boden 4 aus z. B. Aluminium auf. Das Innengehäuse 2 weist eine Symmetrieachse A auf und umgibt einen Gehäuseinnenraum 5. Radial außerhalb des Innengehäuses 2 ist eine lineare Fresnel-Linse 7 in Umfangsrichtung umlaufend um die Symmetrieachse A angeordnet. Die Fresnel-Linse 7 ist somit konzentrisch zu dem Innengehäuse 2 angeordnet. Vorteilhafterweise ist die Fresnel-Linse 7 an dem Deckel 3 und dem Boden 4 angebracht. Ein Zwischenraum 8 ist zwischen dem Innengehäuses 2 und der Fresnel-Linse 7 gebildet, wobei der Zwischenraum 8 mit dem Innenraum 5 verbunden ist bzw. in diesen übergehen kann und somit ein Druckausgleich zwischen diesen vorliegt. Nach oben und unten ist der Zwischenraum 8 durch den Deckel 3 und den Boden 4 begrenzt. Vorteilhafterweise ist zwischen dem Innenraum 5 und dem das Leuchtfeuer 1 umgebenden Außenraum ein Druckausgleich ermöglicht, z. B. über eine Membran. Radial außerhalb der Fresnel-Linse 7 kann vorteilhafterweise ein Rohr 6 aus durchsichtigem Kunststoff, z. B. Acrylglas, oder auch Glas als transparente Abdeckung und Abdichtung gegenüber dem Außenraum umlaufend angeordnet sein. Die lineare Fresnel-Linse 7 kann aus einem Acrylglas bzw. transparenten Kunststoff, z. B. PMMA, gebildet sein...
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Am Außenumfang des Innengehäuses 2 sind erfindungsgemäß LED-Einheiten 10, 12 angebracht. Die LED-Einheiten 10, 12 sind in Umfangsrichtung verteilt und regelmäßig zueinander beabstandet angeordnet. Gemäß dieser Ausführungsform sind zwei verschiedene LED-Einheiten, nämlich eine weiße LED 10 als erste LED-Einheit und eine rote LED-Anordnung 12 als zweite LED-Einheit alternierend in Umfangsrichtung und vorteilhafterweise im Wesentlichen auf einer gemeinsamen horizontalen Ebene H durch die Achse A angeordnet. In 1 sind beispielhaft zwei weiße LEDs 10 dargestellt, in 4 beispielhaft einige der weißen LEDs 10 und roten LED-Anordnungen 12. Es ergibt sich in Umfangsrichtung eine alternierende, gleichmäßig beabstandete Anordnung. Somit kann jeder weißen LED 10 und jeder roten LED-Anordnung 12 jeweils ein Segment in der horizontalen Ebene H zugeordnet werden. Tatsächlich strahlen die LED-Einheiten 10 und 12 jedoch über einen größeren Winkelbereich in horizontaler Richtung aus, so dass sich nach außen eine Überlagerung der jeweils leuchtenden LED-Einheiten 10 oder 12 ergibt.
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Die LED-Einheiten 10 und 12 können sich erfindungsgemäß in verschiedenen Parametern oder auch einer Kombination verschiedener Parameter unterscheiden. Zunächst ist das Frequenzspektrum unterschiedlich: die weißen LEDs 10 strahlen weißes bzw. breitbandiges Licht über einen größeren Wellenlängenbereich aus. Die roten LED-Anordnungen 12 weisen gemäß z. B. 7 mehrere einzelne rote LEDs auf, gemäß der gezeigten Ausführungsform sechs LEDs 14a, 14b 14c, 14d, 14e, 14f. Hierbei sind die roten LEDs 14c und 14d in der Mitte und somit im Wesentlichen auf der horizontalen Ebene H mit den weißen LEDs 10 angebracht, die vertikal angrenzenden roten LEDs 14b, 14e sowie die äußeren LEDs 14a, 14f entsprechend vertikal bzw. in Axialrichtung hierzu versetzt mit Abständen rd1 und rd2 gegenüber der horizontalen Ebene H. Für sämtliche roten LEDs 14a bis f ist erfindungsgemäß eine einzige Fresnel-Linse 7 mit einem einzigen Fokus-Ring 9 vorgesehen. Die Position bzw. Radius des Fokus-Rings 9 in 1 und 4 ist hierbei rein beispielhaft.
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Das Innengehäuse 2 ist auf seiner Außenseite mit in Axialrichtung verlaufenden Vorsprüngen 16 und Nuten 18 ausgebildet. Die Vorsprünge 16 und Nuten 18 verlaufen somit parallel und in Axialrichtung A. Die weißen LEDs 10 sind auf den Vorsprüngen 16, die roten LED-Anordnungen 12 in den Nuten 18 angeordnet. Somit sind die Radialabstände R1 der weißen LEDs 10 zur Achse A etwas größer als die Radialabstände R2 der roten LED-Anordnungen 12. Entsprechend sind die Abstände d1 der weißen LEDs 10 gegenüber der Fresnel-Linse 7 etwas kleiner als die Abstände d2 der roten LED-Anordnungen 12. Somit kann erfindungsgemäß eine unterschiedliche Defokussierung der verschiedenen LED-Einheiten 10 und 12 erreicht werden, um gewünschte optische Eigenschaften zu erreichen, insbesondere eine gewünschte vertikale Auffächerung zu ermöglichen. Die Nuten 18 und Vorsprünge 16 ermöglichen hierbei größere und genauere Differenzen in den Radien als z. B. aufgeklebte Trägerplättchen.
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Die Vorsprünge 16 und Nuten 18 können vorteilhafterweise mit planer Außenfläche ausgebildet sein, um die LED-Träger 20 und 22 der weißen LEDs 10 und roten LEDs 14a bis 14f jeweils flächig aufzunehmen. Die LEDs können – in an sich bekannter weise – jeweils als Die bzw. Halbleiter-Die mit einem die Optik beeinflussenden Spreader 23, 24 auf dem LED-Träger 20 bzw. 22 ausgebildet sein, mit ergänzenden Anschlusskontakten und gegebenenfalls auch bereits einer Ansteuerungsschaltung.
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Die weißen LEDs 10 können z. B. Leuchtflächen von 3 × 3 mm2 bei 0,9 mm Höhe aufweisen, z. B. bei einer dominanten Wellenlänge von 550 nm. Sie können grundsätzlich als reine Flächenstrahler ausgebildet sein, wobei ihr Spreader 23 bereits eine gewisse Fokussierung festlegt, die weiterhin durch die optischen Eigenschaften der Fresnel-Linse 7 festgelegt ist.
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Die roten LEDs 14a bis 14f können z. B. jeweils Leuchtflächen von 1 × 1 mm2 Fläche bei 0,6 mm Höhe aufweisen, wobei ihre dominante Wellenlänge z. B. 617 nm beträgt.
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Der Radius R2 der roten LEDs 14a bis 14f kann z. B. bei R2 = 99,6 mm, und der erste Radius R1 der weißen LEDs 10 bei z. B. 102 mm liegen, d. h. 2,4 mm mehr als die roten LEDs 14a bis 14f.
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Den für die LED-Einheiten 10 und 12 gemeinsame Fresnel-Linse 7 ist linear, d. h. sie weist in an sich bekannter Weise in Axialrichtung A (vertikaler Richtung) mehrere Linsenabschnitte mit unterschiedlicher Krümmung auf, die somit eine größere Linse bzw. dickbauchigere Linse, insbesondere eine dickbauchigere Konvex-Plan-Linse, optisch nachbilden. Der einzige Fokus-Ring 9 der Fresnel-Linse 7 verläuft koaxial zur Symmetrieachse A und liegt in der horizontalen Ebene H. Indem die Fresnel-Linse 7 zwischen dem Deckel 3 und dem Boden 4 fixiert ist, z. B. durch entsprechende Nuten bzw. Rillen oder Absätze in dem Deckel 3 und Boden 4, ist ihre Position eindeutig festgelegt. Die Fresnel-Linse 7 kann z. B. einen Radius von 166 mm aufweisen. Die Planseite der Fresnel-Linse 7 liegt innen und die strukturierte Seite außen. Die Aufbauhöhe und somit Apertur der Fresnel-Linse 7 beträgt z. B. 110 mm. Das transparente Rohr 6 kann z. B. einen Außenradius von 170 mm bei z. B. einer Stärke 5 aufweisen.
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Es können z. B. achtundvierzig LED-Einheiten 10, 12 angeordnet sein, d. h. je vierundzwanzig weiße LEDs 10 und vierundzwanzig rote LED-Anordnungen 12, so dass jede LED-Einheit 10 oder 12 einem Segment von 7,5° entspricht.
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Die weißen LEDs 10 und die roten LED-Anordnungen 12 können unabhängig voneinander und mit unterschiedlichen Mustern bestromt werden, von denen in 8 bis 10 drei Feuer-Typen gezeigt sind. Hierbei ist jeweils die Lichtstärke L, Einheit Candela cd, als Funktion des vertikalen Abstrahlwinkels V (in Grad bzw. °) eingezeichnet, d. h. gemäß 5 der Winkel gegenüber H.
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9 zeigt ein Weiß blinkendes Feuer, einschließlich der mit den Balken g1, g2, g3, g4 bezeichneten Grenzwerte der Lichtverteilung gemäß der hierfür relevanten gesetzlichen Norm ICAO, Annex 14, Typ A Mittelleistung, Farbe weiß, Blinklicht mit 20 bis 60 Blinkvorgängen pro Minute, 20 000 cd/in2 oder 2 000 cd/m. Diese Feuer können somit ausschließlich mit den weißen LEDs 10 erreicht werden, und zwar für 20 000 cd/in2 oder 2 000 cd/m mit unterschiedlicher Stromstärke.
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8 zeigt die Lichtstärkeverteilung Feuer-W-Rot (FWR) für rot blinkendes Feuer, die rotes Blinklicht bei einer Leistung von 150 cd in der Horizontalen H darstellt. Auch diese Lichtstärkeverteilung ist eng normiert. Es ergibt sich ein schmales Band, das durch die obere, im Diagramm im wesentlichen trapezförmige Begrenzung og und die untere Begrenzung ug festgelegt ist und für jeden vertikalen Winkelwert nur ein relativ schmales Band von z. B. etwa 85 cd zulässt, bei höheren Winkeln oberhalb von 10° bzw. unter minus 10° sogar noch geringer. Auch diese engen Normen werden erreicht. In 8 werden hierfür sämtliche sechs LEDs 14a bis 14f der roten LED-Anordnung 12 angesteuert, ohne Ansteuerung der weißen LEDs 10, z. B. in folgender Ansteuerung:
14a mit 6,1 lm (lumen), 14b mit 7,8 lm, 14c, 14d mit je 3,3 lm, 14e mit 7,1 lm, 14f mit 6,5 lm, zusammen somit einem Gesamt-Lichtstrom von 34 lm.
In 8 liegt der Wirkungsgrad z. B. bei 57% und entspricht damit dem Wert für RbT der 10.
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Für das rote Feuer gemäß 10 nach ICAO, Annex 14, Mittelleistung Typ B (blinkend) Blinklicht 20 bis 60 Blinkvorgänge pro Minute, Spitzenleistung 2000 cd/m werden bei der roten LED-Anordnung 12 nur die mittleren vier roten LEDs 14b, 14c, 14d, 14e, nicht jedoch die äußeren roten LEDs 14a, 14f angesteuert. Hierbei tragen z. B. die mittleren LEDs 14c, 14d bei entsprechender Ansteuerung 38 lm und die angrenzenden roten LEDs 14b, 14e jeweils 4,5 lm bei, so dass die vier LEDs 14b bis 14d zusammen 85 lm ergeben. Mit gn1 bis gn4 sind die Grenzwerte als Balken eingezeichnet. Weiterhin lässt sich hierdurch auch ICAO, Annex 14, Mittelleistung Typ C (Dauerlicht) erfüllen.
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In den Messkurven der 8 und 10 sind insbesondere im mittleren Bereich mehrere Peaks zu erkennen, die von den einzelnen roten LEDs stammen. Die Gesamtkurve ergibt sich als Überlagerung der Intensitätsverteilungen sämtlicher LEDs, d. h. in 10 der LEDs 14b, 14c, 14d, 14e und in 8 sämtlicher LEDs 14a bis 14f.
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Die vertikale Lichtstärkeverteilung gemäß 8 und 10 wird somit bestimmt durch zunächst die vertikale Anordnung der einzelnen roten LEDs 14a bis 14f, d. h. insbesondere auch der vertikalen Abstände rd1 der roten LEDs 14b, 14e sowie der vertikalen Abstände rd2 der roten LEDs 14a, 14f, weiterhin durch den Spreader 24 der roten LEDs 14a bis 14f, den radialen Abstand d2 der gesamten roten LED-Anordnung 12 von der Fresnel-Linse 7 sowie die optischen Eigenschaften der Fresnel-Linse 7.
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Erfindungsgemäß können somit folgende Parameter variiert werden:
Zahl der LEDs je LED-Anordnung 12, Bestromung bzw. Lichtstärke der einzelnen LEDs 14a bis 14f sowie 10, wobei insbesondere verschiedene LEDs 14a bis 14f einer LED-Anordnung 12 unterschiedlich bestromt werden können, weiterhin die Radien R1, R2 bzw. Abstände d1, d2 zur gemeinsamen Fresnel-Linse 7, sowie die Spektralverteilung bzw. Wellenlängen.
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Als weitere Parameter können statt oder ergänzend zu den Vorsprüngen 16 und Nuten 18 auch Vorsatzoptiken auf die LEDs 10 und/oder 14a bis 14f aufgesetzt werden, wodurch die unterschiedliche Defokussierung erreicht werden kann.
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An dem Deckel 3 und dem Boden 4 sind vorteilhafterweise Kühlrippen 31, 32 ausgebildet, die bei der gezeigten Ausführungsform jedoch keine tragende Funktionen aufweisen.
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In der 1 ist das von der rechten weißen LED 10 ausgesandte Licht 30 eingezeichnet. Als Apertur wirkt die Fresnel-Linse 7. Die Innenflächen 26, 27 an der Unterseite des Deckels 3 und der Oberseite des Bodens 4 sind vorteilhafterweise mit einem lichtabsorbierenden Material beschichtet, um die Abstrahlcharakteristik nicht zu beeinflussen.
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Eine Steuereinrichtung 33 ist z. B. durch einen Schaltungsträger, insbesondere eine Leiterplatte mit aufgenommenen Komponenten ausgebildet und dient zur Ansteuerung der LED-Einheiten 10 und 12. Die Steuereinrichtung 33 kann insbesondere am Boden 4 oder auch am Deckel 3 befestigt sein. Vorzugsweise erstreckt sich die Steuereinrichtung 33 im wesentlichen über den gesamten Querschnitt, d. h. über den Gehäuseinnenraum 5 und den Zwischenraum 8, so dass die Leitungen zur Kontaktierung der LED-Einheiten 10, 12 kurz sind. In der Steuereinrichtung 33 sind unter anderem die Bestromungen für die verschiedenen Feuer-Typen gespeichert.
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Erfindungsgemäß ist es auch möglich, dass die Steuereinrichtung 33 nicht umlaufend sämtliche weißen oder roten LED-Einheiten 10 und 12 ansteuert, sondern nur innerhalb eines Winkels kleiner 360° in der horizontalen Ebene H, z. B. für Eckpositionen in einem Windrad-Feld.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Leuchtfeuer
- 2
- zylindrisches Innengehäuse
- 3
- Deckel
- 4
- Boden
- 5
- Gehäuseinnenraum
- 6
- transparentes Rohr
- 7
- lineare Fresnel-Linse
- 8
- Zwischenraum
- 9
- Fokus-Ring
- 10
- weiße LED als erste LED-Einheit
- 12
- rote LED-Anordnung als zweite LED-Einheit
- 14a, 14b 14c, 14d, 14e, 14f
- rote LEDs
- 16
- Vorsprünge
- 18
- Nuten
- 20, 22
- LED-Träger
- 23, 24
- Spreader
- 26, 27
- Innenflächen des Zwischenraums 8
- 30
- Licht
- 31, 32
- Kühlrippen
- 33
- Steuereinrichtung
- A
- Symmetrieachse
- d1
- Abstände der weißen LEDs 10 gegenüber Fresnel-Linse 6
- d2
- Abstände der roten LED-Anordnungen 12
- g1, g2, g3, g4
- Grenzwerte der Lichtverteilung
- gn1 bis gn4
- Grenzwerte als Balken
- H
- horizontale Ebene
- og
- obere Begrenzung
- ug
- untere Begrenzung
- rd1
- und rd2 Abstände gegenüber der horizontalen Ebene H.
- R1
- Radialabstände der weißen LEDs 10
- R2
- Radialabstände der roten LED-Anordnungen 12
- V
- vertikaler Abstrahlwinkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007009896 B4 [0003, 0004]
- DE 20219037 U1 [0003]
- DE 202007005003 U1 [0006, 0017]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- ICAO Annex 14 [0002]
- ICAO Annex 14, Mittelleistung Typ A [0045]
- ICAO Annex 14, Mittelleistung Typ B oder Typ C [0046]
- Norm ICAO, Annex 14, Typ A Mittelleistung [0058]
- ICAO, Annex 14, Mittelleistung Typ B [0060]
- ICAO, Annex 14, Mittelleistung Typ C [0060]
