DE202020005638U1

DE202020005638U1 - Blinkendes Leuchtkreuz für gesperrte Landebahnen

Info

Publication number: DE202020005638U1
Application number: DE202020005638.3U
Authority: DE
Original assignee: WEYER GmbH
Current assignee: WEYER GmbH
Priority date: 2020-10-30
Filing date: 2020-10-30
Publication date: 2021-11-16
Anticipated expiration: 2030-10-31

Abstract

Warnvorrichtung (100) zum Emittieren eines optischen Warnsignals in verschiedenen Winkelbereichen, aufweisend
eine Mehrzahl von ersten LEDs (110) zum Abstrahlen von sichtbarem Licht eines ersten Wellenlängenbereichs; und
eine Mehrzahl von zweiten LEDs (120) zum Abstrahlen von sichtbarem Licht eines zweiten Wellenlängenbereichs; wobei
die Warnvorrichtung (100) geeignet ist entweder die ersten LEDs (110) oder die zweiten LEDs (120) zu aktivieren;
dadurch gekennzeichnet, dass
jede der ersten LEDs (110) mit einer Linse (115) bedeckt ist, die das Licht in eine erste Abstrahlrichtung (x1) lenkt und stark auf einen Bereich um die erste Abstrahlrichtung (x1) fokussiert, vorzugsweise auf 10° um die erste Abstrahlrichtung (x1); und
jede der zweiten LEDs (120) mit einer Linse (125) bedeckt ist, die das Licht in eine zweite Abstrahlrichtung (x2) lenkt und schwach auf einen Bereich um die zweite Abstrahlrichtung (x2) fokussiert, vorzugsweise auf 30° um die zweite Abstrahlrichtung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Warnvorrichtungen, mit denen optische Warnsignale in verschiedene Winkelbereiche abgestrahlt werden können, sowie fahrbare Warnsysteme, die derartige Warnvorrichtungen tragen.
Während des Flugbetriebs kann es auf Flughäfen zu Zwischenfällen kommen, die eine kurzfristige Sperrung von Landebahnen oder Rollwegen erfordern. So kann es z.B. zu Zwischenfällen bei der Landung von Flugzeugen, wie Reifenplatten kommen. Ebenso kann es notwendig sein, kurzfristig Reparaturen durchzuführen, etwa beim Ausfall von Lichtern. Ebenso können Sperrungen kurzfristig notwendig sein, um Fremdkörper, Sand, Ölflecken oder Schnee und Eis zu beseitigen. Derartige Zwischenfälle treten relativ häufig auf. Typischer Weise muss eine Landebahn einmal im Monat, ein Rollweg sogar häufiger kurzfristig gesperrt werden.
Für eine Sperrung einer Landebahn wird in Europa das Auslegen eines 36 Meter großen Kreuzen auf der Landebahn verlangt, das als deutliche Markierung für Piloten im Anflug dient. Für eine kurzfristige Sperrung bedeutet dies aber einen unverhältnismäßig hohen Aufwand, da der Aufbau und Abbau nur mit viel Personal und mit einem erheblichen Zeitaufwand durchgeführt werden kann. Auch können die Kreuze bei unsachgemäßer Auslegung leicht verweht werden.
In der Flugsicherung in den USA werden deshalb für kurzzeitige und kurzfristige Sperrungen mobile blinkende Sperrkreuze auf einem Anhänger eingesetzt, die in Landerichtung blinken und dem Piloten so mitteilen, dass die Landebahn gesperrt ist. Die Vorgabe ist hierbei, dass der Lichtstrahl nur in einem schmalen Winkelbereich in die Anflugrichtung gesendet werden darf, um andere Maschinen nicht zu stören.
Für die Kennzeichnung gesperrter Rollwege am Boden wiederum sind diese stark leuchtenden Warnleuchten nicht geeignet, da sie zu stark blenden und auch eine andere Leuchtfarbe vorgeschrieben ist. Möchte ein Flughafen also für beide Zwecke entsprechende Warnhinweise, benötigt er zwei verschiedene Leuchtkreuze, was einen erhöhten Platzbedarf und zusätzliche Investitionen bedeutet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Warnvorrichtung anzubieten, die sowohl für die Sperrung von Landebahnen als auch für die Sperrung von Rollwegen verwendet werden kann. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Eine Warnvorrichtung zum Emittieren eines optischen Warnsignals in verschiedenen Winkelbereichen kann hierzu eine Mehrzahl von ersten LEDs zum Abstrahlen von sichtbarem Licht eines ersten Wellenlängenbereichs und eine Mehrzahl von zweiten LEDs zum Abstrahlen von sichtbarem Licht einem zweiten Wellenlängenbereichs aufweisen. Die Warnvorrichtung kann hierbei geeignet sein, entweder die ersten LEDs oder die zweiten LEDs zu aktivieren. Jede der ersten LEDs ist hierbei mit einer Linse bedeckt, die das Licht in eine erste Abstrahlrichtung lenkt und stark auf einen Bereich um die erste Abstrahlrichtung fokussiert, vorzugsweise auf 10° um die erste Abstrahlrichtung, während jede der zweiten LEDs mit einer Linse bedeckt ist, die das Licht in eine zweite Abstrahlrichtung lenkt und schwach auf einen Bereich um die zweite Abstrahlrichtung fokussiert, vorzugsweise auf 30° um die zweite Abstrahlrichtung.
Die Warnvorrichtung weist also zwei verschiedene Klassen von LEDs auf, die auf der Warnvorrichtung bzw. einem Hauptkörper der Warnvorrichtung angebracht sind. Die beiden Klassen von LEDs unterscheiden sich zum einen durch den abgestrahlten Wellenlängenbereich, d.h. durch die Farbe des abgestrahlten Lichts. Zum anderen sind die beiden LED-Typen mit verschiedenen Linsen versehen, die das abgestrahlte Licht in einen anderen Bereich lenken.
Die ersten LEDs sind hierbei durch die jeweils pro LED vorhandenen Linsen stark auf einen engen Winkelbereich fokussiert, z.B. auf 10°. Dies bedeutet, dass der überwiegende Teil der insgesamt abgestrahlten Lichtstärke sich in einem Kegel ausbreitet, dessen Mantelflächen die erste Abstrahlrichtung unter einem bestimmten, kleinen Winkel schneiden, z.B. unter 5°, 8°, 10°, 12° oder 15°. Zum Beispiel können 50%, 70% oder 90% und mehr der Gesamtlichtstärke innerhalb dieses Kegels abgestrahlt werden. Ebenso verhält es sich mit dem schwächer fokussierten Licht der zweiten LEDs. Auch hier können 50%, 70% oder 90% und mehr der Gesamtlichtstärke innerhalb eines Kegels um die zweite Abstrahlrichtung abgestrahlt werden, z.B. innerhalb eines Kegels mit Mantelflächen im 25°-, 30°- oder 35°-Winkel zur Mittelachse.
Dadurch wird bei Aktivierung der ersten Klasse von LEDs ein stark gerichteter Lichtstrahl einer ersten Farbe (bzw. ein Lichtmuster, das der Anordnung der ersten LEDs entspricht) in eine erste Richtung ausgestrahlt. Bei Aktivierung der zweiten Klasse von LEDs wird hingegen ein weniger stark gebündelter Lichtstrahl einer zweiten Farbe (bzw. ein der LED-Anordnung entsprechendes Lichtmuster) in eine zweite Richtung ausgestrahlt. Ersten und zweite Farbe sowie erste und zweite Abstrahlrichtung können hierbei im Prinzip auch gleich sein, zumindest die Farben sind aber in der Regel unterschiedlich.
Die ersten LEDs können dadurch verwendet werden, um weit entfernte Objekte in einem engen Winkelbereich zu warnen, z.B. also im Anflug befindlichen Flugzeugen die Sperrung einer Landebahn anzuzeigen, ohne andere Flugzeuge zu blenden. Die zweiten LEDs hingegen sind dazu geeignet, ein Signal zu senden, dass in einem größeren Winkelbereich wahrgenommen wird. Durch die zweiten LEDs kann also z.B. die Sperrung von Rollwegen auch seitlich zur Warnvorrichtung fahrenden Flugzeugen angezeigt werden.
Damit lässt sich die Warnvorrichtung z.B. sowohl für die Warnung von anfliegenden Flugzeugen vor Landebahnsperrungen als auch für die Sperrung von Zufahrten bzw. Rollwegen nutzen, die ein Flugzeug rollend passiert. Damit lassen sich Kosten durch ein doppeltes Vorhalten von Geräten sparen. Zudem lassen sich beide Arten von Sperrungen in einfacher Weise errichten.
Die Mehrzahl der ersten LEDs kann geeignet sein, zusammen in der ersten Abstrahlrichtung eine Lichtstärke abzustrahlen, die größer ist, als die Lichtstärke, die von der Mehrzahl der zweiten LEDs zusammen in die zweite Abstrahlrichtung abgestrahlt werden kann, vorzugsweise um mehr als einen Faktor 10. Dadurch sind die ersten LEDs in einer größeren Entfernung noch sichtbar als die zweiten LEDs. Sie könne also effektiv zum Warnen von anfliegenden Flugzeugen genutzt werden. Gleichzeitig ist die Lichtstärke der zweiten LEDs nicht so groß, dass Personen auf der Erdoberfläche unzumutbar davon geblendet werden.
Die Mehrzahl von ersten LEDs und die Mehrzahl von zweiten LEDs können zu einer Mehrzahl von LED-Strahlern gruppiert sein und zumindest ein Teil der LED-Strahler kann eine Mischung aus den ersten LEDs und den zweiten LEDs aufweisen. Durch eine Gruppierung zu LED-Strahlern lassen sich besser wahrnehmbare Lichtpunkte erzeugen. Die Gesamtheit der LED-Strahler bildet dann ein gut wahrnehmbares Lichtmuster, das als Warnsignal dient. Durch die Mischung der beiden LED-Typen in einem LED-Strahler kann das gleiche Lichtmuster für Warnungen über die ersten und die zweiten LEDs verwendet werden, z.B. kann ein kreuzförmiges Muster sowohl für die Sperrung einer Landebahn als auch für die Sperrung eines Rollweges verwendet werden.
Die erste Abstrahlrichtung kann bei einem Betrieb der Warnvorrichtung einen Neigungswinkel zur Erdoberfläche aufweisen, der zwischen 1° und 10° liegt und vorzugsweise 5° beträgt. Damit ist die Warnvorrichtung optimal für das Anzeigen einer Sperrung einer Landebahn gegenüber anfliegenden Flugzeugen geeignet, da der Landeanflugwinkel dann im Bereich des um die erste Abstrahlrichtung fokussierten Lichts liegt.
Die Mehrzahl der ersten LEDs kann geeignet sein, zusammen in der ersten Abstrahlrichtung eine Lichtstärke abzustrahlen, die es erlaubt, das von den ersten LEDs abgestrahlte Licht in einer Entfernung zwischen 5 km und 20 km, vorzugsweise in einer Entfernung von 15 km wahrzunehmen. Auch dies optimiert die Warnvorrichtung zur Anzeige von Landebahnsperrungen, da diese früh genug von den anfliegenden Flugzeugen wahrgenommen werden müssen.
Die Mehrzahl der ersten LEDs kann geeignet sein, zusammen in der ersten Abstrahlrichtung mindestens eine Lichtstärke abzustrahlen, die zwischen 50.000 cd und 100.000 cd liegt und vorzugsweise 70.000 cd beträgt, in 10° Abweichung von der ersten Abstrahlrichtung mindestens eine Lichtstärke abzustrahlen, die zwischen 30.000 cd und 40.000 cd liegt und vorzugsweise 34.000 cd beträgt, und in 15° Abweichung von der ersten Abstrahlrichtung mindestens eine Lichtstärke abzustrahlen, die zwischen 10.000 cd und 15.000 cd liegt und vorzugsweise 13.000 cd beträgt. Die Lichtstärke ist also innerhalb des Fokuswinkels von 10° groß genug, um auch bei Tag ein gut sichtbares Lichtsignal zu erzeugen, nimmt aber nach außen hin bereits deutlich ab. Außerhalb des Fokus geht die Lichtstärke schnell gegen null, wobei ein Übergangsbereich von ca. 5° bis 10° vorteilhaft sein kann.
Die Warnvorrichtung kann geeignet sein, die von den ersten LEDs abgestrahlte Lichtstärke zwischen einem Tagbetrieb und einem Nachtbetrieb umzuschalten. Dies verhindert übermäßige und unnötige Blendung während der Nacht und trägt überdies zur Energieeinsparung bei.
Die Mehrzahl der ersten LEDs kann im Nachtbetrieb geeignet sein, zusammen in der ersten Abstrahlrichtung mindestens eine Lichtstärke abzustrahlen, die zwischen 1.500 cd und 2.500 cd liegt und vorzugsweise 2.000 cd beträgt, in 10° Abweichung von der ersten Abstrahlrichtung mindestens eine Lichtstärke abzustrahlen, die zwischen 500 cd und 1.500 cd liegt und vorzugsweise 970 cd beträgt, und in 15° Abweichung von der ersten Abstrahlrichtung mindestens eine Lichtstärke abzustrahlen, die zwischen 250 cd und 500 cd liegt und vorzugsweise 370 cd beträgt. Die Lichtstärke kann also im Vergleich zum Tagbetrieb stark abgesenkt sein, um Blendungen und übermäßigen Energieverbrauch zu vermeiden. Dies kann z.B. dadurch bewerkstelligt werden, dass eine Untergruppe der ersten LEDs im Nachtbetrieb nicht aktiviert wird.
Die ersten LEDs können weißes und die zweiten LEDs können gelbes Licht emittieren. Damit ist die Warnvorrichtung optimal auf den Betrieb an Flughäfen angepasst, da dort Sperrungen von Landebahnen mit weißem Licht und Sperrungen von Rollwegen mit gelbem Licht signalisiert werden.
Die Warnvorrichtung kann in der Form eines Kreuzes mit vier gleich langen Schenkeln ausgebildet sein, von denen bei Betrieb der Warnvorrichtung zwei Schenkel zur Erde und zwei zum Himmel zeigen, wobei die ersten LEDs und die zweiten LEDs auf allen Schenkeln der Warnvorrichtung angeordnet sind. Die Warnvorrichtung bzw. der die LEDs tragende Teil der Warnvorrichtung hat also die Form eines Andreaskreuzes. Durch die Verteilung der LEDs auf den Schenkeln des Kreuzes wird auch ein Lichtmuster in Form eines Kreuzes abgestrahlt, das klar auf eine Sperrung hinweist.
Ebenso denkbar ist aber auch, die LEDs in der Form eines Kreuzes auf einen Träger aufzubringen, z.B. auf eine Metallplatte. Dadurch wird die Warnvorrichtung aber unhandlicher und bietet auch starkem Wind eine größere Angriffsfläche, wie er oft auf dem Flugfeld herrscht, weshalb es vorzuziehen ist, die Warnvorrichtung bzw. einen Hauptkörper der Warnvorrichtung direkt als Kreuz auszubilden.
Die Länge der Schenkel der Warnvorrichtung kann hierbei verändert werden. Die Größe des Kreuzes kann also variiert werden. Dadurch lässt sich z.B. bei Betrieb der weit strahlenden ersten LEDs das Kreuz zu voller Größe ausfahren, was die Sichtbarkeit in großer Entfernung noch zusätzlich verbessert. Bei Betrieb der zweiten LEDs kann das Kreuz die minimale Größe aufweisen. Es nimmt dadurch weniger Platz ein, kann schneller auf- und abgebaut werden und bietet dem Wind weniger Angriffsfläche. Für die Sichtbarkeit am Boden ist es dennoch ausreichend groß. Die Schenkellänge kann z.B. zwischen 1,50 m und 3,00 m variiert werden.
Die Warnvorrichtung kann des Weiteren mit einer eigenen Stromversorgung zum Betreiben der ersten LEDs und der zweiten LEDs ausgestattet sein. Bei der Stromversorgung kann es sich z.B. um eine leistungsstarke Batterie oder einen mit Benzin oder Diesel betriebenen Generator handeln. Die Stromversorgung sollte einen Betrieb über mehrere Tage hinweg sicherstellen. Dadurch kann die Warnvorrichtung flexibel und ortsungebunden eingesetzt werden. Die Warnvorrichtung kann alternativ oder zusätzlich mit dem Stromnetz verbindbar sein.
Ein fahrbares Warnsystem weist eine Warnvorrichtung wie sie oben beschrieben wurde und eine fahrbare Plattform auf, auf der die Warnvorrichtung montiert ist. Dadurch kann die Warnvorrichtung frei positioniert werden, wodurch ihre Einsatzmöglichkeiten verbessert werden.
Die Warnvorrichtung kann hierbei auf der Plattform in eine Lager- und Transportposition und in eine Betriebsposition gebracht werden. Hierdurch kann die Warnvorrichtung raumsparend gelagert werden, wenn sie nicht benötigt wird, z.B. in einer liegenden Position.
Die erste Abstrahlrichtung kann in der Betriebsposition einen Neigungswinkel zur Erdoberfläche aufweisen, der zwischen 1° und 10° liegt und vorzugsweise 5° beträgt. Damit lässt sich auch die fahrbar gelagerte Warnvorrichtung optimal für die Sperrung von Landebahnen verwenden, da die ersten LEDs in den für Landeanflüge vorgeschriebenen Winkelbereich strahlen.
Das fahrbare Warnsystem kann des Weiteren eine Steuervorrichtung aufweisen, die geeignet ist, den Neigungswinkel der ersten Abstrahlrichtung zur Erdoberfläche festzustellen und die Warnvorrichtung automatisch in die Betriebsposition mit entsprechend eingestelltem Neigungswinkel der ersten Abstrahlrichtung zu bringen.
Das Warnsystem ist also in der Lage, den momentanen Neigungswinkel der ersten Abstrahlrichtung zu erfassen. Zum Beispiel kann bei bekannter Abstrahlcharakteristik des Lichtes aus der Kombination von erster LED und darauf befindlicher Linse die Lage des Trägers der ersten LEDs bestimmt werden, um daraus den derzeitigen Neigungswinkel der ersten Abstrahlrichtung zu bestimmen. So kann die erste Abstrahlrichtung z.B. senkrecht zur Oberfläche des Trägers der ersten LEDs sein. Dann genügt es zur Bestimmung des Neigungswinkels der ersten Abstrahlrichtung den Neigungswinkel dieser Oberfläche zu bestimmen. Dies kann in einfacher und an sich bekannter Weise z.B. durch Vergleich mit einer Wasserwage oder durch einen Drehratensensor geschehen.
Ebenso sind aber andere Arten der Bestimmung des Neigungswinkels der ersten Abstrahlrichtung möglich. Ausschlaggebend ist nur dass dieser Winkel detektiert werden kann, um ihn auf den Anflugwinkel von landenden Flugzeugen einzustellen.
Hierdurch lässt sich die Warnvorrichtung besonders schnell und einfach in Position bringen. Es ist insbesondere nicht notwendig darauf zu achten, in welcher Neigung die fahrbare Plattform steht. Ein langwieriges Austarieren der Warnvorrichtung kann hierdurch entfallen, da sich die Warnvorrichtung automatisch auf den richtigen Neigungswinkel einstellt. Die Verstellung bzw. das Aufrichten der Warnvorrichtung aus der Lagerposition kann hierbei in beliebiger, an sich bekannter Weise geschehen, z.B. über einen Elektromotor oder ein Hydrauliksystem.
Die fahrbare Plattform kann hierbei Teil eines an ein Kraftfahrzeug koppelbaren Anhängers sein. Dies hat den Vorteil, dass das fahrbare Warnsystem von allen Kraftfahrzeugen mit passender Anhängerkupplung transportiert werden kann. Zudem kann der Anhänger wieder entkoppelt werden, sobald die Warnvorrichtung an der richtigen Stelle platziert ist und das Kraftfahrzeug kann während des Betriebs der Warnvorrichtung auch anderweitig verwendet werden. Die fahrbare Plattform kann aber auch Teil eines Kraftfahrzeugs sein. Dies hat den Vorteil, dass ein Koppeln des Warnsystems an ein Fahrzeug entfällt. Das Warnsystem ist dadurch immer einsatzbereit.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die Figuren beispielhaft näher erläutert. Diese Beschreibung ist jedoch rein exemplarisch. Die Erfindung ist allein durch den Gegenstand des Anspruchs 1 definiert. Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer Warnvorrichtung;
2 eine schematische Darstellung eines LED-Strahlers;
3 eine schematische Darstellung des Lichtstärkenprofils eines von einer Warnvorrichtung ausgesandten Lichtstrahls;
4 eine schematische Darstellung von Anflugwinkeln beim Landeanflug;
5 eine schematische Darstellung eines Warnsystems; und
6 eine weitere schematische Darstellung des Warnsystems.

In der 1 ist schematisch eine Warnvorrichtung 100 gezeigt, die geeignet ist, optische Warnsignale in verschiedene Winkelbereiche zu emittieren. Hierzu weist die Warnvorrichtung 100 eine Mehrzahl von ersten LEDs 110 und eine Mehrzahl von zweiten LEDs 120 auf, die auf einem Körper 105 der Warnvorrichtung 100 angeordnet sind. Der Körper 105 ist hierbei flächig ausgebildet, sodass die verschiedenen LEDs 110, 120 ebenfalls flächig angeordnet sind und auf diese Weise ein zweidimensionales Lichtmuster abstrahlen.
Jede der ersten LEDs 110 und der zweiten LEDs 120 ist mit einer Linse bedeckt, die das von den LEDs ausgesandte Licht bündelt. Linsen 115, die auf den ersten LEDs angeordnet sind, richten das ausgestrahlte Licht in eine erste Abstrahlrichtung xl und bündeln das Licht um die erste Abstrahlrichtung x1. Die Linsen 115 fokussieren das Licht hierbei stark, z.B. auf einen Bereich von ca. 10° rund um die erste Abstrahlrichtung.
Ebenso wird das von den zweiten LEDs 12 abgestrahlte Licht von Linsen 125 in eine zweite Abstrahlrichtung x2 gelenkt und hierum gebündelt. Die Fokussierung um die zweite Abstrahlrichtung x2 ist hierbei deutlich weniger stark ausgeprägt als die durch die Linsen 115 bewirkte Fokussierung um die erste Abstrahlrichtung x1. Zum Beispiel fokussieren die Linsen 125 das Licht der zweiten LEDs auf einen Bereich von ca. 30° um die zweite Abstrahlrichtung x2. Die Fokussierung auf einen bestimmten Winkelbereich bedeutet hierbei jedoch nicht, dass außerhalb dieses Winkelbereichs kein Licht mehr zu sehen ist. Allerdings sinkt die Lichtstärke außerhalb des Fokusbereichs rasch ab.
Aufgrund des unterschiedlichen, durch die Linsen 115, 125 erzeugten Fokusbereichs der ersten LEDs 110 und der zweiten LEDs 120 können die von diesen LEDs erzeugten Lichtmuster für verschiedene Warnzwecke eingesetzt werden. Während sich das Licht der ersten LEDs dazu eignet, räumlich eng begrenzte Warnsignale auszusenden, die in einem Seitenbereich nicht mehr wahrgenommen werden können, decken die zweiten LEDs auch solche Seitenbereiche ab.
Die Mehrzahl der ersten LEDs 110 ist also optimal dafür geeignet, Warnsignale an in einem bestimmten Winkelbereich einfliegende Flugzeuge zu senden, insbesondere während des Landeanflugs. Die Mehrzahl der zweiten LEDs 120 kann hingegen verwendet werden, um allgemeine Warnsignale in Bodennähe anzuzeigen, die auch in Seitenbereichen zur zweiten Abstrahlrichtung x2 zu sehen sein sollen. Da beide Funktionen selten gleichzeitigt benötigt werden, können die ersten LEDs 110 und die zweiten LEDs 120 separat und unabhängig voneinander eingeschaltet werden.
Dadurch ist die Warnvorrichtung 100 optimal für die Verwendung auf Flugplätzen, wo sie für die Sperrung von Landebahnen, d.h. das Aussenden von Lichtsignalen in einen bestimmten Raumwinkel, und für die Sperrung von Bodenwegen wie Rollwegen verwendet werden kann. Durch die Warnvorrichtung 100 können also Kosten und Platzbedarf für die Vorhaltung verschiedener Warnsysteme eingespart werden.
Um diese Funktion weiter zu unterstützen können die ersten LEDs und die zweiten LEDs Licht in verschiedenen Wellenlängenbereichen aussenden, um eine zusätzliche, klare Unterscheidung der beiden Warnfunktionen zu erreichen. So können bei einem Betrieb am Flughafen die ersten LEDs 110 weißes Licht abstrahlen, während die zweiten LEDs 120 gelbes Licht emittieren, da dies die für die Sperrung von Landebahnen bzw. Taxiways verwendeten Farben sind.
Ebenso können die erste Abstrahlrichtung x1 und die zweite Abstrahlrichtung x2 voneinander abweichen, z.B. durch Kippen der LEDs oder durch eine entsprechende, an sich bekannte Linsenformung. Dadurch kann die erste Abstrahlrichtung x1 z.B. eher nach oben gerichtet sein, während die zweite Abstrahlrichtung x2 im Wesentlichen parallel zur Erdoberfläche liegt. Aufgrund des größeren Fokusbereichs für die zweiten LEDs 120 können erste Abstrahlrichtung x1 und zweite Abstrahlrichtung x2 auch gleich sein. Ebenso kann dies für Anwendungen von Nutzen sein, die nicht auf den Flugbetrieb gerichtet sind.
In der 1 sind die verschiedenen LEDs 110, 120 der Übersichtlichkeit halber vereinzelt und relativ gleichmäßig auf dem Körper 105 verteilt dargestellt. In einer solchen Anordnung lassen sich bestimmte Lichtmuster z.B. dadurch erzeugen, dass nur die dem Muster entsprechenden LEDs aktiviert werden, also etwa nur diejenigen LEDs, die einen Kreis oder ein Kreuz formen. Aufgrund der relativ schwachen Lichtstärke einer einzelnen LED müssen für eine derartige Anordnung aber sehr viele LEDs in großer Dichte vorgehalten werden, um die für das Aussenden von relativ hellen Warnsignalen nötige Lichtstärke zu erzielen.
Da dies relativ teuer ist und ein Großteils der LEDs gegebenenfalls nie oder nur selten aktiviert wird, empfiehlt es sich, die LEDs 110, 120 zu LED-Strahlern 130 zu gruppieren. Die LED-Strahler 130 senden dann Lichtstrahlen in die erste und die zweite Abstrahlrichtung x1, x2 aus, die ausreichend hell sind, um als Warnsignal wahrgenommen zu werden. Es bilden in diesem Fall also nicht mehr die Lichtpunkte der einzelnen LED-Linsen-Kombinationen das Warnlichtmuster, sondern die Lichtstrahlen aus den LED-Strahlern 130. Obwohl diese nur vereinzelt über die Warnvorrichtung 100 verteilt sind, lässt sich hierdurch dennoch ein für die menschliche Wahrnehmung erfassbares Warnsignal generieren.
Eine schematische Schaltskizze eines derartigen LED-Strahlers ist in der 2 gezeigt. Der LED-Strahler besteht aus einer Platine, auf der eine Mischung aus ersten LEDs 110 und zweiten LEDs 120 in an sich bekannter Weise angebracht ist. Jede der LEDs 110, 120 ist mit ihrer eigenen Linse 115, 125 versehen, wie dies oben mit Bezug auf die 1 beschrieben wurde. Durch die Mischung von ersten LEDs 110 und zweiten LEDs 120 im selben LED-Strahler 130 kann dieser für beide Warnfunktionen verwendet werden. Es kann also das gleiche Warnmuster in beiden Funktionen verwendet werden. Falls dies nicht gewünscht ist, kann auch jeder oder ein Teil der LED-Strahler 130 aus nur einer Sorte von LEDs aufgebaut sein.
Ein derartiger Strahler kann z.B. zwischen 40 und 60 LEDs enthalten, im Beispiel der 2 sind es 52 LEDs. Die LEDs werden mit einer üblichen Leistung betrieben, z.B. mit 3W pro LED bei einer Spannung von 40V. Dadurch lassen sich mit einem LED-Strahler 130 Gesamtlichtstärken im Bereich von einigen 10.000 cd erzeugen. Die Warnvorrichtung 100 kann hierbei zum Betrieb der LED-Strahler 130 eine eigene Stromversorgung aufweisen, z.B. eine Hochleistungsbatterie oder einen Generator, die einen autarken Betrieb für mehrere Tage garantiert. Gegebenenfalls kann auch eine aktive Kühlung der ersten LEDs 110 bzw. der LED-Strahler 130 vorhanden sein. Dies verhindert ein Überhitzen aufgrund der hohen Leistungsdichte innerhalb eines LED-Strahlers 130.
Ausschlaggebend für die Anwendung ist hierbei aber, wie sich die Gesamtlichtstärke für die verschiedenen LED-Typen aufgrund der Linsen 115, 125 auf verschiedene Raumsegmente verteilt. Wie oben beschrieben fokussieren die Linsen 115 das Licht der ersten LEDs 110 weitaus stärker als die Linsen 125 der zweiten LEDs.
Um zum Beispiel bei der kurzfristigen Sperrung einer Landebahn nur die diese Landebahn anfliegenden Flugzeuge auf die Sperrung aufmerksam zu machen und den übrigen Flugverkehr unbeeinträchtigt zu lassen, wird das Licht der ersten LEDs 110 stark fokussiert, etwa auf einen Bereich von 10° um die erste Ausbreitungsrichtung x1. Dementsprechend ist die Lichtstärke im Bereich um die erste Ausbreitungsrichtung x1 am größten und nimmt nach außen ab, wobei sich außerhalb von 10° die Abnahme der Lichtstärke beschleunigt.
Dies ist schematisch in der 3 gezeigt. Innerhalb eines Abweichungswinkels von 3° ist die Lichtstärke der gesamten ersten LEDs 110 maximal und kann mehr als 70.000 cd bei Tagbetrieb betragen. Bis 10° Abweichung ist die Lichtstärke weiterhin erheblich und kann bei Tagbetrieb mehr als 34.000 cd betragen. Außerhalb sinkt die Lichtstärke ab und liegt z.B. bei 15° noch bei 13.000 cd, um dann rasch auf null abzusinken.
Bei einem Einsatz der Warnvorrichtung 100 in der Nacht können die Lichtstärken reduziert werden, z.B. durch die Möglichkeit einen entsprechenden Teil der ersten LEDs 110 abzuschalten. Typische Werte für einen Nachtbetrieb betragen mehr als 2.000 cd im Zentrum, 970 cd bei 10° Abweichung und 370 cd bei 15° Abweichung.
Es versteht sich, dass diese Werte rein beispielhaft sind und dass die starke Fokussierung auf die erste Abstrahlrichtung ausschlaggebend ist. Für den Flugbetrieb ist zudem eine ausreichend große Lichtstärke notwendig, wie sie oben beschrieben wurde, um auch weit entfernten Flugzeugen rechtzeitig eine Landebahnsperrung anzeigen zu können. Diese Entfernung d kann bis zu 20 km betragen, sollte aber mindestens im Bereich von 10 km bis 15 km liegen.
Wie in der 4 gezeigt wird die Landebahn von Flugzeugen unter einem bestimmten Winkel α angeflogen. Dieser Anflugwinkel beträgt typischer Weise zwischen 3° und 5°. Um maximale Sichtbarkeit zu gewährleisten empfiehlt es sich daher, die erste Abstrahlrichtung x1 derart einzustellen, dass sie einen Neigungswinkel zur Erdoberfläche hat, der dem Anflugwinkel α entspricht, also ebenfalls im Bereich von 3° bis 5° liegt. Dies kann z.B. bei einer senkrecht zur Oberfläche des Körpers 105 erfolgenden Abstrahlung (wie in der 1 schematisch gezeigt) durch eine entsprechende Neigung der Warnvorrichtung 100 erreicht werden. Es können aber auch die ersten LEDs 110 gekippt oder die zugeordneten Linsen 115 derart ausgestaltet sein, dass eine gewünschte Neigung der ersten Abstrahlrichtung x1 erfolgt. Die Fokussierung auf 10° stellt hierbei zusätzlich sicher, dass auch bei nicht perfekt ausgerichteter Warnvorrichtung 100 das Warnsignal noch wahrgenommen werden kann.
Bei einem Betrieb der zweiten LEDs 120 ergibt sich eine andere Situation, da hier eine größere Streuung des Lichtes auch in Seitenbereiche gewünscht ist. Auch wäre hier kein Neigungswinkel der zweiten Abstrahlrichtung x2 zur Erdoberfläche notwendig. Sind die erste Abstrahlrichtung x1 und die zweite Abstrahlrichtung x2 identisch, kann aufgrund des breiten Fokus die gleiche Neigung der Warnvorrichtung 100 auch für den Betrieb der zweiten LEDs 120 verwendet werden, da eine Neigung von wenigen Grad die Sichtbarkeit der Warnvorrichtung 100 am Boden nicht beeinträchtigt.
Die von der Gesamtheit der zweiten LEDs 120 ausgestrahlte Lichtstärke ist hierbei deutlich geringer, als die der Gesamtheit der ersten LEDs 110, da sich die mit den zweiten LEDs 120 zu warnenden Objekte sehr viel näher an der Warnvorrichtung 100 befinden. Die Lichtstärke der ersten LEDs 110 kann zum Beispiel mindestens 10 mal so stark sein wie die der zweiten LEDs 120. Die Reduktion der Lichtstärke der zweiten LEDs 120 gegenüber den ersten LEDs 110 kann durch eine generell geringere Leuchtkraft der Einzel-LEDs und/oder durch eine geringere Anzahl von zweiten LEDs 120 erreicht werden.
Durch die Verwendung von lichtstarken LED-Strahlern 130 mit einer Mischung von ersten und zweiten LEDs 110, 120 kann also eine hocheffiziente Warnvorrichtung 100 bereitgestellt werden, die sowohl anfliegenden Flugzeugen als auch auf dem Boden rollenden Flugzeugen die Sperrung von Landebahnen bzw. Taxiways anzeigen kann. Ebenso kann die Warnvorrichtung 100 auch für andere Aufgaben verwendet werden, die eine unterschiedliche Fokussierung von Warnsignalen benötigen.
Wie oben beschrieben sind die durch die Warnvorrichtung 100 ausgestrahlten Warnmuster rein durch die Positionierung der LEDs 110, 120 bzw. der LED-Strahler 130 bestimmt. Die Form des Trägers der LEDs 110, 120, d.h. des Körpers 105 der Warnvorrichtung 100 ist hierbei im Prinzip beliebig. Insbesondere für die Möglichkeit verschiedene Lichtmuster auszusenden, bietet sich ein flächiger Träger an, etwa eine Metallplatte, auf dem verschieden LED-Strahler 130 derart kombiniert sind, dass sie bei Aktivierung die gewünschten Muster erzeugen können.
Ist jedoch nur ein bestimmtes Lichtmuster gewünscht, das für beide Betriebsarten (erste LEDs 110 oder zweite LEDs 120) verwendet werden soll, ist aus Kosten- und Gewichtsgründen eine Gestaltung der Warnvorrichtung 100 bzw. ihres Körpers 105 zu bevorzugen, die das gewünschte Warnmuster nachbildet. So werden Sperrungen von Landebahnen und Rollwegen beide mit Sperrkreuzen in Form eines Andreaskreuzes angezeigt, d.h. mittels eines Kreuzes mit vier gleich langen Schenkeln, von denen zwei nach oben und zwei nach unten zeigen.
Eine so gestaltete Warnvorrichtung 100 ist in der 5 gezeigt. Die Warnvorrichtung weist auf jedem Schenkel die gleiche Anzahl von LED-Strahlern 130 auf, die wiederum, zumindest zum Teil, jeweils erste LEDs 110 und zweite LEDs 120 aufweisen. Dadurch entsteht in einer Entfernung von mehreren Kilometern der Eindruck eines leuchtenden Kreuzes. Ebenso ist die Form eines Kreuzes gut aus der Nähe zu erkennen. Die Warnvorrichtung 100 der 5 ist also optimal für die Nutzung am Flughafen ausgebildet.
Wie in der 5 ebenfalls schematisch dargestellt, kann die Länge der Schenkel des die Warnvorrichtung 100 bildenden Kreuzes verändert werden. Dazu sind am Ende jedes Schenkels bewegliche Abschnitte 107 ausgebildet, die sich auf die weiter innen liegenden Teile der Schenkel schieben lassen, wie durch die Pfeile dargestellt, z.B. von Hand, hydraulisch oder mittels eines Elektromotors. Für die Warnung von anfliegenden Flugzeugen bzw. für die Warnung von entfernten Objekten wird das Kreuz in voller Größe verwendet. Für lokale Warneinsätze genügt meist schon die schneller aufstellbare, kleinere Variante. Dies verbessert zusätzlich die Einsetzbarkeit der Warnvorrichtung 100. Die Größe des Kreuzes kann hierbei zwischen einer Schenkellänge von 1,50 m und 3,00 m variiert werden
Eine weitere Verbesserung der Warnvorrichtung 100 wird durch ihren Einsatz in einem fahrbaren Warnsystem 200 erreicht, das ebenfalls in der 5 schematisch dargestellt ist. Das fahrbare Warnsystem 200 weist hierbei insbesondere eine fahrbare Plattform 210 auf, die im Prinzip beliebig ausgebildet sein kann, solange sie geeignet ist, die Warnvorrichtung 100 sowie alle zu ihrer Bedienung notwendigen Komponenten zu tragen. Die fahrbare Plattform 210 muss insbesondere geeignet sein, die Stromversorgung 140 zu tragen, z.B. einen Benzin- oder Dieselgenerator. Zudem müssen gegebenenfalls Stellmotoren oder Hydrauliksysteme für die Bewegungen des Körpers 105 der Warnvorrichtung 100 untergebracht werden können.
Neben der oben beschriebenen Verlängerbarkeit der Arme eines Sperrkreuzes ist hier insbesondere an ein Steuersystem für die Einstellung der Neigung der Warnvorrichtung 100 zu denken, wie sie beispielhaft in der 6 dargestellt ist.
Im Beispiel der 6 besteht die fahrbare Plattform 210 im Wesentlichen aus einem Anhänger, auf dem ein Gestänge angebracht ist, das die Warnvorrichtung 100 trägt. Ebenso ist es aber möglich, dass die fahrbare Plattform 210 Teil eines Kraftfahrzeuges ist, z.B. eine Ladefläche eines Kraftfahrzeuges oder ein Aufbau auf dem Kraftfahrzeug. Die Warnvorrichtung 100 kann hierbei für Transport und Lagerung in eine liegende Lagerposition A gebracht werden. Dies ist in der 6 mit gestrichelten Linien durch das Einklappen eines Haltearms und der darauf befestigten Warnvorrichtung 100 dargestellt. Von dieser Lagerposition A wird die Warnvorrichtung in die Betriebsposition B gebracht, in der die erste Abstrahlrichtung x1 den richtigen Neigungswinkel zur Signalgabe an Flugzeuge im Landeanflug hat.
Das Ausklappen und Arretieren der Warnvorrichtung 100 kann hierbei manuell geschehen. Dies kann aber mühsam und ungenau sein, insbesondere, da der Neigungswinkel des als fahrbare Plattform dienenden Anhängers zur Erdoberfläche von der Höhe der Anhängerkupplung des den Anhänger ziehenden Kraftfahrzeugs bzw. von der Höheneinstellung der Anhängeräder abhängt. Muss die Warnvorrichtung 100 rasch aufgestellt werden, kann es hierbei zu Problemen kommen.
Deswegen kann das fahrbare Warnsystem 200 eine Steuervorrichtung 220 aufweisen, d.h. einen Prozessor, Computer, Softwaresteuerung oder dergleichen, die in der Lage ist, die Neigung der ersten Abstrahlrichtung x1 zur Erdoberfläche bzw. zur Landebahnoberfläche zu bestimmen und basierend auf dieser Messung die Neigung des Körpers 105 der Warnvorrichtung 100 vollautomatisch auf den richtigen Wert einzustellen.
Hierzu kann es vorteilhaft sein, den Winkel zwischen erster Abstrahlrichtung x1 und der die ersten LEDs 110 tragenden Oberfläche des Körpers 105 der Warnvorrichtung 100 zu kennen. Dann lässt sich der Neigungswinkel der ersten Abstrahlrichtung x1 nämlich in einfacher an sich aus dem Stand der Technik bekannter Weise aus der Neigung des Körpers 105, bzw. der die ersten LEDs 110 tragenden Oberfläche bestimmen.
Es kann aber auch die erste Abstrahlrichtung x1 direkt gemessen werden, z.B. durch eine hierfür vorgesehene Test-Lichtquelle, wie z.B. eine Test-LED oder einen Laser, mit der gleichen Abstrahlcharakteristik wie die Kombination von ersten LEDs 110 und entsprechenden Linsen 115. Der Neigungswinkel kann dann z.B. in einfacher Weise durch Bestimmung des Auftreffpunktes des von der Test-Lichtquelle ausgesandten Lichts im Vergleich zur Position der Test-Lichtquelle bestimmt werden. Der korrekte Neigungswinkel kann z.B. dann als erreicht gelten, wenn ein im Vergleich zur Position der Test-Lichtquelle in einer bestimmten Höhe angebrachter Licht-Detektor anschlägt.
Auf diese Weise braucht das fahrbare Warnsystem nur an den gewünschten Einsatzort gefahren zu werden. Durch einfachen Knopfdruck kann dort der gewünschte Betriebsmodus (z.B. welche LEDs, welche Größe, welcher Neigungswinkel) ausgewählt werden. Die Positionierung und Aktivierung der Warnvorrichtung 100 wird dann von der Steuervorrichtung 220 vollkommen selbsttätig vorgenommen. Damit kann die Warnvorrichtung in kürzester Zeit in Betrieb genommen werden, d.h. z.B. in weniger als 10 min, 5 min, oder 2 min. Dies verbessert naturgemäß die Handhabbarkeit und Verlässlichkeit der Warnvorrichtung und macht sie damit bestens geeignet, sowohl kurzfristige Landebahnsperrungen als auch kurzfristige Sperrungen von Rollwegen zu kennzeichnen.

Claims

Warnvorrichtung (100) zum Emittieren eines optischen Warnsignals in verschiedenen Winkelbereichen, aufweisend eine Mehrzahl von ersten LEDs (110) zum Abstrahlen von sichtbarem Licht eines ersten Wellenlängenbereichs; und eine Mehrzahl von zweiten LEDs (120) zum Abstrahlen von sichtbarem Licht eines zweiten Wellenlängenbereichs; wobei die Warnvorrichtung (100) geeignet ist entweder die ersten LEDs (110) oder die zweiten LEDs (120) zu aktivieren; dadurch gekennzeichnet, dass jede der ersten LEDs (110) mit einer Linse (115) bedeckt ist, die das Licht in eine erste Abstrahlrichtung (x1) lenkt und stark auf einen Bereich um die erste Abstrahlrichtung (x1) fokussiert, vorzugsweise auf 10° um die erste Abstrahlrichtung (x1); und jede der zweiten LEDs (120) mit einer Linse (125) bedeckt ist, die das Licht in eine zweite Abstrahlrichtung (x2) lenkt und schwach auf einen Bereich um die zweite Abstrahlrichtung (x2) fokussiert, vorzugsweise auf 30° um die zweite Abstrahlrichtung.
Warnvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl der ersten LEDs (110) geeignet ist, zusammen in der ersten Abstrahlrichtung (x1) eine Lichtstärke abzustrahlen, die größer ist, als die Lichtstärke, die von der Mehrzahl der zweiten LEDs (120) zusammen in die zweite Abstrahlrichtung (x2) abgestrahlt werden kann.
Warnvorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Mehrzahl von ersten LEDs (110) und die Mehrzahl von zweiten LEDs (120) zu einer Mehrzahl von LED-Strahlern (130) gruppiert sind; und zumindest ein Teil der LED-Strahler (130) eine Mischung aus den ersten LEDs (110) und den zweiten LEDs (120) aufweist.
Warnvorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste Abstrahlrichtung (x1) bei einem Betrieb der Warnvorrichtung einen Neigungswinkel (α) zur Erdoberfläche aufweist, der zwischen 1° und 10° liegt und vorzugsweise 5° beträgt.
Warnvorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die ersten LEDs (110) weißes Licht emittieren; und die zweiten LEDs (120) gelbes Licht emittieren.
Warnvorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Warnvorrichtung (100) in der Form eines Kreuzes mit vier gleich langen Schenkeln ausgebildet ist, von denen bei Betrieb der Warnvorrichtung (100) zwei Schenkel zur Erde und zwei zum Himmel zeigen; und die ersten LEDs (110) und die zweiten LEDs (120) auf allen Schenkeln der Warnvorrichtung (100) angeordnet sind.
Warnvorrichtung (100) nach Anspruch 6, wobei die Länge der Schenkel der Warnvorrichtung (100) verändert werden kann.
Fahrbares Warnsystem (200) mit der Warnvorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche; und einer fahrbaren Plattform (210), auf der die Warnvorrichtung (100) montiert ist.
Fahrbares Warnsystem (200) nach Anspruch 8, wobei die Warnvorrichtung (100) auf der Plattform (210) eine Lagerposition (A) und eine Betriebsposition (B) einnehmen kann; und die erste Abstrahlrichtung (x1) in der Betriebsposition (B) einen Neigungswinkel zur Erdoberfläche aufweist, der zwischen 1° und 10° liegt und vorzugsweise 5° beträgt.
Fahrbares Warnsystem (200) nach Anspruch 9, des Weiteren mit einer Steuervorrichtung (220), die geeignet ist, den Neigungswinkel der ersten Abstrahlrichtung (xl) zur Erdoberfläche festzustellen und die Warnvorrichtung (100) automatisch in die Betriebsposition (B) mit entsprechend eingestelltem Neigungswinkel der ersten Abstrahlrichtung (x1) zu bringen.