DE10211784A1 - Energie-Spar-Navigationslichter - Google Patents

Abstract

Der ausgeglichene Stromhaushalt bei einer Freizeit-Yacht ist ein bedeutsames Thema. DOLLAR A Durch viele unterschiedliche Möglichkeiten wird Strom eingespart (Einsatz von Halogen-Lampen) oder wird versucht, den verbrauchten Strom autark an Bord zu erzeugen (Solar- oder/und Windenergie). DOLLAR A Heutiger Stand der Technik bei Positionslaternen ist ein Verbrauch von 25 Watt bei einer vorgeschriebenen Lichterführung des fahrenden Schiffes bzw. 10 Watt bei einem ankernden oder kleinen Schiff. DOLLAR A Durch den Einsatz der hier beschriebenen Erfindung lässt sich der Stromverbrauch für die sicherheitstechnisch notwendige Lichterführung auf 10% bzw. 8% des ursprünglichen Verbrauchs reduzieren. Die Stromersparnis beträgt damit ca. 90%! DOLLAR A Weitere Vorteile sind die einfache Montage anstelle der alten, herkömmlichen Laternen oder die lange Lebensdauer der Beleuchtung: Ein Auswechseln der Birnen ist nicht notwendig. DOLLAR A Eine gesetzliche Zulassung dieser Erfindung wird angestrebt.

Description

1) Technisches Gebiet
• Diese Erfindung stammt aus dem Gebiet "Elektrisches Zubehör für Wasserfahrzeuge".
2) Stand der Technik
• Nach den gesetzlichen Bestimmungen (und den Regeln der Vernunft) müssen alle Wasserfahrzeuge ab Sonnenuntergang bis Sonnenaufgang mit leuchtenden Positionslichtern fahren. Dies gilt für Kleinfahrzeuge, wie Ruder- oder Paddelboote ebenso wie für Segel- oder Motoryachten und Berufsschiffe.
• Es würde an dieser Stelle zu weit führen, auf alle Besonderheiten der Lichterführung auf See und im Binnenland einzugehen. Bedeutsam sind nur folgende Aspekte:
  
• - Die gesetzlichen Bestimmungen sind auf See wesentlich strenger und die Leistungsfähigkeit der Beleuchtung ist abhängig von der Schiffsgröße.
• - Es gibt Ähnlichkeiten bei der Schiffsbeleuchtung auf See und auf Binnengewässern.
• - Energie d. h. Strom sparen ist bei fast allen Freizeit- Wasserfahrzeugen ein wesentlicher Bestandteil der Planung bei der elektrischen Anlage.
• - Schiffsintern und autark sollte soviel Strom erzeugt werden, wie auch verbraucht wird, d. h. dass Solarpaneele relativ häufig zum Einsatz kommen.
• Die heute üblichen Lichter sind in zwei typischen Leistungsklassen erhältlich: 10 Watt und 25 Watt, immer bei 12 Volt Spannung.
• Weiße Lichter (Abb. 1) werden als Rundum-Ankerlaterne in der Nacht gesetzt; diese Lichterführung ist auch zugelassen für langsame Kleinfahrzeuge (Segler, Angler bis 7 Knoten Geschwindigkeit und 7 m Länge). Es handelt sich hier um die gesetzlich zugelassene Minimalbeleuchtung. Der Gesetzgeber geht richtigerweise davon aus, dass diese Schiffchen auf dem Wasser erkannt werden sollen obwohl bei ihnen an Bord wenig Strom zur Verfügung steht.
• Farbige Navigationslichter (Abb. 2) werden als Positionslampen mit je 25 Watt-Birnen seitlich und einer 10 Watt-Birne hinten immer für größere Yachten verwendet. Die Abbildung zeigt beispielsweise eine Segelyacht. Motoryachten müssen noch eine zusätzliche weiße Lampe führen. Dies ist aber für diese Anmeldung unerheblich, da bei ihnen immer die Lichtmaschine mitläuft und dadurch ausreichend Strom zur Verfügung steht.
• Bei Seglern dagegen ist das ganz anders. Bei ihnen können zur Stromersparnis alle drei dargestellten Lampen zu einer einzigen vereint werden.
• Abb. 3 zeigt eine solche Seglerlampe schematisch. Es reduziert sich der Stromverbrauch drastisch: Traditionell

  Seitlich Steuerbord	25 Watt
  Seitlich Backbord	25 Watt
  Hecklicht	10 Watt
  Insgesamt	60 Watt

  Zum Vergleich: Die Seglerlaterne

  Dreifarbenlampe

  25 Watt

• Im Bereich der Binnengewässer gelten die gleichen Regeln, sodass Lichter, die für die See zugelassen sind, auch im Binnenbereich verwendet werden dürfen; umgekehrt ist das nicht zulässig. Der Grund liegt in der erforderlichen höheren Leuchtkraft auf See, da weitere Entfernungen überbrückt werden müssen.
• Trotzdem ist der Verbrauch noch relativ hoch und muss auf das technisch machbare (und dabei bezahlbare Maß) reduziert werden.
• Es gibt bereits Notbeleuchtungen mit weniger Stromverbrauch (Quelle 1). Diese Lampen benötigen durch den Einsatz von Halogen- Birnen nur noch 5 Watt Strom, haben aber keine Chance auf Baumusterprüfung und damit die offizielle Zulassung auf Yachten. Natürlich ist der Verbrauch von 5 Watt wesentlich besser, als 10 oder 25 Watt, entspricht jedoch nicht dem technisch Machbaren, abgesehen von den anderen fehlenden Vorteilen der hier vorgestellten Erfindung (Lebensdauer!).
3) Das der Erfindung zugrundeliegende Problem
• Wie oben bereits ausgeführt, müssen die Lichter auf Wasserfahrzeugen bestimmten Bestimmungen und damit Leistungsstärken entsprechen. Dazu werden Glühbirnen mit 10 oder 25 Watt Leistung verwendet. Eine der größeren Herausforderungen bei Seglern und anderen Fahrzeugen, die nicht täglich unter Maschine fahren, ist die Stromersparnis; mit dem vorhandenen "Stromvorrat" in der Bordbatterie soll man möglichst lange auskommen:
  
• - Im Innenbereich werden stromsparende Halogenbirnen verwendet;
• - Ankerlaternen werden mit Schaltern kombiniert, die bei Sonnenschein reagieren und das Ankerlicht ausschalten u. ä.
• - Es werden zwei Batterie verwendet; eine für den Bordverbrauch und eine weitere für den Motor. So steht immer genug Strom zur Verfügung, um die Maschine starten zu können.
• - Batterien übergroßer Kapazität werden eingebaut, um ausreichend Reserve zu haben.
• - Besondere Schalter reagieren auf die Spannung in der Bordbatterie. Besonders große "Stromfresser" (Kühlschrank) werden dann abgeschaltet.
• - Positionslampen, die hoch am oder auf dem Mast befestigt sind, können nur ausgetauscht werden, wenn ein Mensch mit Hilfe eines Kranes hochgehoben wird. Reparaturen auf See sind fast unmöglich.
• - Die Lebensdauer der Positionslampen ist begrenzt. Eine passende Reservebirne muss immer an Bord sein.
• - Schiffsintern werden mit Solarpaneelen oder Windgeneratoren selbstständig Strom erzeugt, um den Verbrauch auszugleichen.
• Der Aufwand bei diesen heutigen Möglichkeiten ist teilweise erheblich, sei es am Kosten, zusätzlichem Gewicht oder Arbeit.
5) Gewerbliche Anwendung
• Wie oben bereits ausgeführt, müssen technische Entwicklungen, die dem Fortschritt nutzen, Eingang in den Alltag finden. In diesem Fall liegt die erste Positionsleuchte vor, die alle Nachteile der herkömmlichen Lampe vermeidet. Ein Verkauf von neuen Anlagen oder die problemlose Nachrüstung bzw. der Austausch sollte bei entsprechender Kundeninformation kein Problem sein.
6) Vorteilhafte Wirkung
• Die vorteilhafte Wirkung dieser neuen Navigationslichter bezieht sich auf folgende Aspekte:
  
• - Die Lebensdauer der LED-Lampe beträgt etwa 100 000 Stunden und überlebt damit so manchen Skipper. Sie muss praktisch nie ausgetauscht werden.
• - Die Stromersparnis ist gewaltig: Der Stromverbrauch im Vergleich zu einer 10-Watt-Birne beträgt nur 0,96 Watt, also weniger als 10%.
• - Im Vergleich mit der 25-Watt-Birne beträgt der Stromverbrauch 1,92 Watt, also weniger als 8%.
• - Ein möglicher Wassereinbruch in das Gehäuse bewirkt keinen Kurzschluss, da keine stromführenden Kabel offen liegen.
• - Die LED-Beleuchtung ist unempfindlich gegen Erschütterung. Dies ist wichtig, da Masten sich bewegen und vibrieren.
• - Durch die Verwendung handelsüblicher Materialien können die Lampen auf einfache Art und Weise ausgetauscht werden.
• - Um diese Positionslichter auch auf See verwenden zu dürfen, wird eine Zulassung und Baumusterprüfung bei der zuständigen Behörde angestrebt.
• - Durch die Helligkeit der LED's, die Verteilung des Lichtes durch den oberen Kegel und die geschliffene Linse ergibt sich eine große Helligkeit, die sich mit der der herkömmlichen Leuchtkörper vergleichen lässt.
7) Ein Weg zur Ausführung der Erfindung
• Die Bezugsziffern der Bestandteilliste entspricht den Bezugsziffern auf den Abbildungen. Die Herstellung beschreibt eine weiße Ankerlaterne. a) Bestandteile 6 LED-Platine, Durchmesser 60 mm, handelsüblich
  7 Linse, zylindrischer geschliffener Kunststoff, klar, handelsüblich
  8 Deckel, passend zu 7, Kunststoff, handelsüblich
  9 Bodenplatte, passend zu z, Kunststoff, handelsüblich
  10 Kabeleingang
  11 Reflektorkegel, Spiegelfolie
  12 Montagehalterung mit Gewinde, passend zu 9, handelsüblich
  NN Klebemasse, Sikaflex o. ä., handelsüblich
  
b) Praktische Herstellung
• Deckel (8) und Linse (7) gehören konstruktiv zusammen; deshalb sind sie aneinandergeklebt. Diese Einheit wird von der Bodenplatte (9) abgeschraubt. Durch den Kabeleingang (10) werden zwei Stromkabel von unten eingeführt und mit den beiden Anschlüssen an der Platine (6) verlötet und gegenseitig isoliert. Dann wird die Platine (6) mittels Sikaflex oder einem ähnlichen Kleber bzw. einer Dichtungsmasse waagerecht auf die Bodenplatte geklebt.
• Nun erfolgt die Herstellung des oberen Reflektors (11). Die Abb. 7 zeigt den runden Ausschnitt einer Spiegelfolie. Aus dem Kreis wird ein Keil ausgeschnitten. Der nun entstehende Kegel wird wiederum mit Sikaflex von innen auf den Deckel geklebt. Die hohe Klebkraft dieses Klebers hält sowohl den Kegel an den Schnittstellen zusammen, als auch den fertigen Reflektor an der Innenseite des Oberteils fest.
• Wenn der Kleber fest geworden ist, kann die Montage erfolgen: Das Oberteil mit Linse und Deckel wird wieder auf das Bodenteil geschraubt. Nun kann die Anker/Rundumlaterne an Bord montiert werden. Dazu dient die untere Halterung (12).
8) Funktionsweise
• Diese neuartigen LED's ermöglichen eine maximale Sicherheit durch die oben beschriebenen Vorteile. Da der Lampenkörper (Teile 7, 8) von bereits heute erhältlichen Positionslampen übernommen wird, erfolgt ein einfacher Austausch. Der elektrische Anschluss ist weiterhin über zwei Kabel ausreichend. Diese werden innerhalb der Lampe angeschlossen und dann wird das Lampenobergehäuse auf das Bodenteil (Teil 9) aufgesetzt. Durch einen Bajonettverschluss mit Gummiring halten die Teile wasserdicht zusammen.
• Die Montage an Bord erfolgt durch eine Schraubverbindung an der Unterseite bzw. bei Seitenlaternen auch durch eine entsprechende Halterung an der Rückseite. Dies ist handelsüblich und wird hier nicht besonders herausgestellt. Durch Verbinden der Anschlusskabel mit dem Bordnetz mittels eines Schalters und einer Sicherung kann die Positionslampe ein- und ausgeschaltet werden.
Quellen, Zeichnungen
• Liste der Abbildungen
• Abb. 1 Stand der Technik: Ankerlaterne am Schiff bzw. Rundum-Laterne bei Kleinfahrzeugen
• Abb. 2 Stand der Technik: Segelboot bei Nacht mit den vorgeschriebenen Lampen
• Abb. 3 Stand der Technik: Schematische Aufsicht auf eine runde dreifarbige Positionslaterne, eine sog. Seglerlaterne
• Abb. 4 Erfindung: Schnitt durch die neue LED-Laterne
• Abb. 5 Beispiel für die horizontale, gleichmäßige Positionierung der LED's auf einer Platine
• Abb. 6 Beispiel der senkrechten, gleichmäßigen Positionierung der LED's auf der Platine (säulenförmige Anordnung)
• Abb. 7 Aufsicht auf die Spiegelfolie (Reflektor)
• Abb. 8 Perspektivische Darstellung der geöffneten Laterne Liste der Bezugsziffern 1 Rundumlicht, weiß
  2 Ankerball, Tagsignal
  3 Positionslaterne Steuerbord, grün
  4 Positionslaterne, Backbordseite, rot
  5 Positionslaterne, Hecklicht weiß
  6 LED's mit Platine
  7 Fresnell-Linse
  8 Deckel
  9 Bodenplatte
  10 Kabelausgang
  11 Reflektorkegel
  12 Montagehalterung mit integriertem Gewinde
  Quellen Quelle 1: Katalog der Fa. Niemeyer-Yachtausrüstungen, Hamburg, Ausgabe 2002, Seite 132
  Quelle 2: Siehe Quelle 1, Seite 130-131

Claims (2)

1. Hauptanspruch:
Die hier beschriebene Erfindung einer Positions- oder Navigationslampe für Wasserfahrzeuge zeichnet sich aus durch

1. die Verwendung von hellstrahlenden LED's (6) in erforderlicher Anzahl, sinnvoller Anordnung und Farbe (Abb. 5, 6),

2. die Lichtstreuung mittels eines entsprechend geformten Reflektors mit widerspiegelnder Oberfläche (11).

1. Nebenansprüche:

1. LED's und die widerspiegelnde Oberfläche des Reflektors sind innerhalb des Lampenkörpers (7, 8, 9) untergebracht.

2. Die Höhe und der Durchmesser der Linse bzw. des Lampenkörpers ist abhängig vom Verwendungszweck und der Anzahl der verwendeten LED's.

3. Die genaue Lichtverteilung nach außen wird durch die Verwendung einer Fresnell-Linse erreicht.

4. Diese Linse kann weißes oder farbiges Licht ausstrahlen und dies im Winkel von 360° rund herum oder sektorenweise.

5. Die Anordnung der LED's erfolgt waagerecht, senkrecht oder in jedem anderen erforderlichen Winkel innerhalb des Lampenkörpers (Abb. 5, 6).