DE2925842A1

DE2925842A1 - Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere fuer flugplaetze und strassen

Info

Publication number: DE2925842A1
Application number: DE19792925842
Authority: DE
Inventors: Anders Dahlberg
Original assignee: Meta Fer AG
Current assignee: Meta-Fer Ag 9470 Buchs Ch
Priority date: 1979-06-27
Filing date: 1979-06-27
Publication date: 1981-01-15
Also published as: EP0022106B1; ATE4391T1; CA1142152A; DK154580B; DK274880A; DE2925842C2; EP0022106A1; DK154580C

Description

DIPL.-PHYS. On. DR.-ING. DIPL-INS. M. SC. CI^-PHYS. 5R DIPL.-PHYS.

HÖGER - STELLRECHT - GRtESSBACH - HAECKER ⁸OEHME

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART "YQj "} |Γ O t O

A 43 577 m Anmelder: Meta-Fer AG

m - 168 Gottfried-Keller-Str. 7

21. Juni 1979 CH-8001 Zürich

Beschreibung

Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere für Flugplätze und Straßen

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere für Flugplätze und Straßen, mit mindestens einer in einem Gehäuse angeordneten Lichtquelle und einem lichtdurchlässigen, im wesentlichen flachen Deckel, aus dem ein durch die Lichtquelle erzeugtes Lichtbündel austritt.

Auf Flugplätzen sind in der Regel zur Markierung der Mittellinien auf Start-, Landungs- und Rollbahnen besondere Beleuchtungsvorrichtungen vorgesehen. Ähnliche Vorrichtungen, sogenannte Leitlichter sind auch auf den Vorfeldern des Flugplatzes montiert.

Die an derartige Beleuchtungsvorrichtungen, die zumeist zu Lichtanlagen zusammengefaßt sind, gestellten Ansprüche sind streng und können in der Praxis nur unter Aufwendung erheblicher Kosten erfüllt werden. Die Beleuchtungsvorrichtungen dieser Art müssen ein wohldefiniertes Lichtbündel in einer bestimmten Richtung, insbesondere unter sehr kleinem Winkel zur Erdoberfläche abgeben, sie müssen weiterhin botriebssicher sein und gegenüber Schmutz, Regen, Schnee, Eis widerstandsfähig sein sowie eine rauhe Behandlung, beispielsweise im Zusammenhang mit einer Schneeräumung vertragen. Schwierigkeiten entstehen bei diesen Beleuchtungsvorrichtungen oft dadurch, daß die benutzten Lampen oder Lichtquellen viel Wärme entwickeln, was zum Schmelzen von Schnee und Eisbildung führt.

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Bisher werden hauptsächlich zwei Typen der in Rede stehenden Beleuchtungsvorrichtungen eingesetzt, nämlich einmal offene, flache Vorrichtungen oder Armaturen und zum anderen geschlossene, überhöhte Vorrichtungen oder Armaturen. Der offene, flache (meist mit Schlitzen versehene) Typ ermöglicht bei einer Schneeräumung die Verwendung von Stahlabstreichern, so daß Landebahnen gut gereinigt und die gestellten Ansprüche bezüglich der Bremswirkung von Flugzeugen erfüllt werden können. Dieser Typ bedingt jedoch eine Säuberung in kurzen Zeitabständen sowie eine Spezialausrüstung. Der andere, geschlossene, überhöhte Typ erfordert beim Schneeräumen die Verwendung von Gummiabstreichern, so daß die an die Bremswirkung gestellten Ansprüche nicht immer erfüllt werden. Weiterhin ist das Räumungsergebnis bei Verwendung von Gummiabstreiehern über die Bahnoberfläche hinweg häufig ungleichförmig. Es muß daher in diesem Fall zusätzlich eine Sand- und üreastreuung sowie ein Gebläsekehren in gesteigertem Maße stattfinden. Ein Vorteil des letzteren Vorrichtungstyps ist jedoch, daß er nicht so oft gereinigt werden muß wie der offene, flache Typ.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Beleuchtungsvorrichtung vorzuschlagen, welche sowohl flach als auch geschlossen ist und damit die Vorteile der vorbekannten Vorrichtung dieser Art in sich vereinigt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der aus lichtdurchlässigem Material bestehende Deckel eine im wesentlichen ebene Außenfläche und eine stufenförmige Innenfläche aufweist und die Lichtquelle so angeordnet ist, daß aus ihr austretende Lichtstrahlen im wesentlichen rechtwinklig in die Stufenflächen der Deekelinnenfläche eintre-

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ten, und daß die Schrägstellung der Stufenflächen und der Brechungsindex des Deckelmaterials so abgestimmt sind, daß die Lichtstrahlen nach Brechung an der Außenfläche des Deckels aus diesem mit besonders kleinem Winkel austreten.

Da die Außenseite des Deckels völlig eben ist, kann die ganze Beleuchtungsvorrichtung vollständig flach und nach oben hin geschlossen hergestellt und eingebaut werden, wodurch eine Reinigung und das Schneeräumen beträchtlich erleichtert werden. Weiterhin ist es möglich, ein wohldefiniertes Austritts-Lichtbündel von hoher Intensität zu erzielen, denn die von der Lichtquelle ausgehenden Strahlen treffen etwa in rechtem Winkel auf die gegenüberliegenden Stufenflächen an der Deckelinnenseite und werden bei ihrem Austritt aus dem Deckel (von einem optisch dichteren in ein optisch dünneres Medium) von der Normalen zur Deckelaußenseite weggebrochen. Hierdurch werden Reflektionsverluste an den jeweiligen Grenzflächen auf ein Minimum herabgesetzt. Auch bei Einsetzung eines Farbfilters in den Strah; lengang kann die Intensität des ausgestrahlten Lichtbündels noch auf einen so hohen Wert gebracht werden, daß trotz Verwendung einer relativ schwachen Lichtquelle die internationalen Normen erfüllt werden können. Ein sehr wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht weiterhin darin, daß man durch die erwähnte Lichtbrechung von der Normalen weg an der Außenseite des Deckels ein ausgestrahltes Lichtbündel erzielen kann, welches mit der Ebene des Deckels einen beliebig kleinen Winkel einschließt. Das ausgestrahlte Lichtbündel kann praktisch parallel über den Erdboden hinwegstreichen. Dies ist mit den bekannten Beleuchtungsvorrichtungen kaum zu erreichen.

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Beim Vergleich mit bekannten, mit Schlitzen versehenen Beleuchtungsvorrichtungen hat die erfindungsgemäße Vorrichtung ferner den Vorteil, daß sich auch eine gewisse, wenn auch relativ schwach diffuse Lichtverteilung seitwärts erzielen läßt. Hierdurch kann man ein Markierungslicht auch von der Seite her, beispielsweise in Kurven, Bahnkreuzungen oder dergleichen sehen.

Um, wie es manchmal gefordert wird, ein wohlgesammeltes, austretendes Lichtbündel zu erzielen, ist es bei einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung anzustreben, daß die Lichtstrahlen aus der Lichtquelle unter einem -wohldefinierten, vorzugsweise rechten Winkel auf die inneren Stufenflächen auftreffen, so daß sämtliche Strahlen zueinander parallel schräg durch den Deckel hindurch verlaufen und sich in genau der gleichen Weise an der oberen Grenzfläche des Deckels brechen. Dies bedingt wiederum ein aus der Lichtquelle austretendes, wohlkollimiertes Strahlenbündel und demzufolge eine Optik zwischen Lichtquelle und Deckel von höchster Qualität.

Im Zusammenhang damit besteht bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Deckel aus mehreren, schräggestellten Lamellen, die auf der Außenseite des Deckels plan gemacht sind und auf der Innenseite die Stufenfläche bilden. Die Lamellen sind dabei jeweils durch eine lichtabsorbierende oder lichtreflektierende Grenzschicht voneinander getrennt.

Bei einer solchen Ausbildung einer Beleuchtungsvorrichtung brauchen von der Lichtquelle nicht nur genau parallel zueinander verlaufende Lichtstrahlen auszugehen, weil die

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nicht parallelen Strahlen durch Absorption oder Reflektion (und nachfolgende Totalreflektion an der oben gelegenen, flachen Grenzoberfläche des Deckels) "wegfiltriert" werden. Ein einfacher parabolischer Reflektor erweist sich hierbei als ausreichend, um das erforderliche, im wesentlichen parallele Strahlenbündel zu erzeugen. Die Gesamtherstellungskosten der Beleuchtungsvorrichtung können deshalb vorteilhafterweise niedrig gehalten werden. Durch die weiteren, oben genannten Vorzüge werden auch die Betriebskosten verglichen mit bekannten Beleuchtungsvorrichtungen erheblich reduziert.

Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung dient der weiteren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Draufsicht einer Beleuchtungsvorrichtung;

Fig. 2 eine Schnittansicht der Beleuchtungsvorrichtung aus Fig. 1; und

Fig. 3 in vergrößertem Maßstab eine Längsschnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Deckels für eine Beleuchtungsvorrichtung mit eingezeichnetem Strahlengang.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Beleuchtungsvorrichtung weist ein kastenförmiges Gehäuse 1 auf, das mit einem oberen, lichtdurchlässigen Deckel 2 so in den Boden eingelassen ist, daß die Deckelaußenfläche mit der Erdoberfläche bündig ist. Im gezeigten Beispiel dient die Beleuchtungs-

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vorrichtung zur Markierung der Mittellinie einer Start-, Lande- oder Rollbahn auf einem Flugplatz. Die Vorrichtung kann in entsprechender Weise auch als Markierungslicht an Straßen und Autobahnen und generell immer dort eingesetzt werden, wo gut ausgerichtete Lichtbündel wünschenswert sind.

Im Gehäuse 1 sind zwei Lichtquellen (z.B. Glühbirnen) 3a, 3b zusammen mit herkömmlichen Parabolreflektoren 4 auf einem an den Seitenwänden des Gehäuses befestigten Halter 5 montiert. Die elektrischen Anschlußdrähte 6 für die Lichtquellen sind an ein nicht dargestelltes, äußeres Kabel angeschlossen, vorzugsweise über eine Sicherung, so daß die Lichtquellen von einer Stromquelle aus gespeist werden können. Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann jede Lichtquelle beispielsweise eine Leistung von etwa 50 W haben. Die beiden Lichtquellen 3a, 3b sind (vgl. Fig. 1) jeweils auf einer Seite der Längsmittellinie C der Vorrichtung montiert und schräg nach oben gerichtet. Die aus den beiden Lichtquellen austretenden Parallel-Lichtbündel konvergieren gegen die Mittellinie C in einem Winkel vonCX, so daß das aus der Beleuchtungsvorrichtung austretende Lichtbündel einen öffnungswinkel von etwa 2O<aufweist.

Wenn farbiges Licht erwünscht ist, beispielsweise grünes Licht zur Markierung der Mittellinien auf Flugplatz-Rollbahnen, kann ein Farbfilter 7 in den Strahlengang zwischen Lichtquellen 3 und Deckel 2 des Gehäuses eingesetzt werden.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, werden die Lichtbündel aus den Lichtquellen 3 schräg nach oben zum Deckel 2 hin gerichtet. Der Deckel 2 besteht aus lichtdurchlässigem Material, vor-

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zugsweise Epoxi-Kunststoff eines Klarlacktyps (erhältlich von der Firma Nils Malmgren unter der Nummer 520 430). Der lichtdurchlässige Deckel 2 ist auf seiner Unterseite oder Innenfläche 8 erfindungsgemäß stufenförmig ausgebildet. Die Außenfläche 9 des Deckels ist flach oder eben gestaltet. Die Gestaltung der beiden Flächen 8 und 9 ist so getroffen, daß die von den Lichtquellen 3 ausgehenden Strahlen (vgl. den Strahl L_ in Fig. 3) im wesentlichen rechtwinklig auf die Stufenflächen der Innenfläche auftreffen und von der Normalen der Deckeloberseite weggebrochen werden. Auf diese Weise kann ein austretendes Lichtstrahlbündel erzeugt werden, das trotz mäßiger Intensitätsverluste nahezu an der Erdoberfläche entlangstreicht.

Die stufenförmige Innenfläche 8 an der Deckelinnenseite kann dadurch hergestellt werden, daß man den Deckel 2 aus identischen Platten oder Lamellen aufbaut, die in einem bestimmten Winkel schräggestellt und durch Zusammenschmelzen oder Kleben aneinandergefügt sind. Die der stufenförmigen Fläche gegenüberliegende Seite wird anschließend mit klarem Epoxi-Kunststoff ausgefüllt und/oder glattgeschliffen, so daß eine vollständig ebene Deckeloberfläche 9 entsteht. Die Grenzschichten zwischen den einzelnen Lamellen (in Fig. 3 gestrichelt gezeichnet) sind lichtabsorbierend oder lichtreflektierend ausgebildet, beispielsweise in Gestalt von Gewebearmierungsstreifen, um sicherzustellen, daß Streulichtstrahlen nicht von einer Lamelle in eine andere, benachbarte Lamelle übergehen können. Das ausgestrahlte Lichtbündel wird durch diese Maßnahme auf einen Bereich zwischen zwei bestimmten Winkeln zur Normalen beschränkt, die in Fig. 3 im Zusammenhang mit den beiden äußersten Lichtstrahlen L. und L₃ mitp bzw.ρ bezeichnet sind. Für

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einen vorgegebenen Wert des Brechungsindex n- {=1,47 für den Epoxi-Kunststoff des obengenannten Typs , wenn der Brechungsindex von Luft gleich 1,00 gesetzt wird) kann man infolge^dessen die Dicke h des Deckels 2 und die Lamellendicke d in der Weise anpassen oder abstimmen, daß das austretende Strahlenbündel zwischen den gewünschten Winkeln /S₁ und Pj liegt. Aufgrund der z.B. aus Fig. 1 entnehmbaren, relativ einfachen geometrischen Verhältnisse und mit Hilfe des Snell¹sehen Brechungsgesetzes können die nachstehenden Gleichungen abgeleitet werden:

Lamellenwinkel V = 0

0 K,

ei =

Y I-«

Lamellendicke ei = (2)

Cos ά

max. Strahlwinkel cT = Q(C StVl (3}

Mit	den	Werten:	ⁿ1	1	,47	mm
			h	= 15	,0	mm
			d	O	,98

erhält man aus den Gleichungen (1), (2) und (3):

	42,8°
ί =	40,0°
l· -	71,0°
A -	87,0°

Die maximale Lichtintensität des austretenden Bündels erhält man also in einem Winkel zur Erdoberfläche von 3°. Der maximale Austrittswinkel (für den Strahl L₁) beträgt gegen-

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über der Normalen nur 19°.

Die den Deckel 2 bildenden Lamellen wirken ähnlich wie eine Jalousie, die aber das einfallende Lichtbündel gleichzeitig in Richtung zur Ebene des Deckels hin bricht oder umlenkt.

Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung kann es ausreichend sein, nur eine einzige Lichtquelle 3 im Gehäuse 1 anzuordnen. Wenn zwei Lichtquellen 3a und 3b benutzt werden, kann die Abstrahlrichtung jeder Lichtquelle gegenüber der Horizontalen verschieden eingestellt werden, um auf diese Weise den angestrebten Licht-Verteilungswinkel entweder symmetrisch (2<V gemäß Fig. 1) oder assymmetrisch zu machen, wobei das letztere beispielsweise für Kurven von Rollbahnen od. dgl. vorteilhaft sein kann.

Schließlich ist es von großem Vorteil, kornförmige Partikel (nicht dargestellt) in das den Deckel 2 bildende, durchsichtige Material, besonders in der Nähe der Außenfläche 9 einzubetten, wobei sich die oberen Kanten dieser Partikel entsprechend der schwedischen Patentanmeldung 78 03 611-8 vorzugsweise in gleicher Höhe mit der Erdoberfläche befinden sollen.

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Claims

OR.-INS. DrPU-ING-M1SC. OIPl.-PHVS. OH, OCPL-PHYS. DIPL-PHYS. DR. HÖGER - STELLRECH' - GRiRSSBACH - HAECKER BOEHME PATENTANWÄLTE IN STUTTGART 9Q7RÖ/ ^ A 43 577 m Anmelder: Meta-Fer AG m-24 Gottfried-Keller-Str. 21.6.1979 CH-8001 Zürich Schweiz Patentansprüche :

1. Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere für Flugplätze und Straßen, mit mindestens einer in einem Gehäuse angeordneten Lichtquelle und einem lichtdurchlässigen, im wesentlichen flachen Deckel, aus dem ein durch die Lichtquelle erzeugtes Lichtbündel austritt, dadurch gekennzeichnet , daß der aus lichtdurchlässigem Material bestehende Deckel (2) eine im wesentlichen ebene Außenfläche (9) und eine stufenförmige Innenfläche (8) aufweist und die Lichtquelle (3) so angeordnet ist, daß aus ihr austretende Lichtstrahlen (L, ) im wesentlichen rechtwinklig in die Stufenflächen der Deckelinnenfläche eintreten, und daß die Schrägstellung der Stufenflächen und der Brechungsindex des Deckelmaterials so abgestimmt sind, daß die Lichtstrahlen nach Brechung an der Außenfläche (9) des Deckels aus diesem mit besonders kleinem Winkel austreten.

2. Vorrichtung nach Anspruch I₄ dadurch gekennzeichnet , daß der Deckel (2) aus einer Mehrzahl schräggestellter Lamellen besteht, die an der Außenfläche (9) des Deckels durch Lackfüllung und/oder Schleifen eben nivelliert sind und an der Innenfläche (8) des Deckels die Stufenfläche bilden, und daß die Lamellen durch eine lichtabsorbierende oder lichtreflektierende Grenzschicht voneinander getrennt sind.

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