DE3824371A1

DE3824371A1 - Beleuchtungseinrichtung, insbesondere fuer schiffe

Info

Publication number: DE3824371A1
Application number: DE19883824371
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Aqua Signal AG
Current assignee: Aqua Signal AG
Priority date: 1988-03-05
Filing date: 1988-07-19
Publication date: 1989-09-14
Also published as: WO1989008223A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Wasser- und Luftfahrzeuge, insbesondere Schiffe, deren Leuchten jeweils über eine Verbindungsleitung mit einer Energiequelle verbunden sind.

Jedes Schiff weist bekanntlich eine Vielzahl unterschied lichster Leuchten auf, die z.T. ganz allgemein üblichen Beleuchtungszwecken (Innenbeleuchtung, Deckbeleuchtung u.dgl.) dienen, zu einem anderen Teil Kennzeichnungs- bzw. Signal funktionen besitzen (z.B. Positionslaternen, Heckleuchte, Signalleuchten, letztere ggf. mit Abblendeinrichtungen u.dgl.), und die bei Fahrten insbesondere militärischer Schiffe u.a. auch als Orientierungshilfen dienen.

Insbesondere letztere sind insbesondere auf See häufig nur schwierig zu erreichen, wenn es sich beispielsweise um Signalleuchten handelt, die in großer Höhe über dem obersten Deck an einem Deckaufbau angeordnet sind, oder wenn sie außenbords angeordnet sind. Da es insbesondere in derartigen Fällen sehr schwierig ist, eine defekte Glühlampe auszu wechseln, sieht man bei besonders schwer zugänglichen Signal leuchten od.dgl. häufig bereits von vornherein eine zweite Leuchte (als Ersatzleuchte) vor, auf welche ggf. umge schaltet werden kann. Dieses erfordert aber einen unbe friedigend hohen Investitionsaufwand, da derartige Ersatz leuchten zumindest abschnittsweise auch noch getrennt zu verkabeln sind, um sie ggf. in Funktion treten lassen zu können.

Ein weiterer Nachteil bekannter Beleuchtungseinrichtungen für Schiffe und Flugzeuge besteht darin, daß die Verbindungs leitungen zwischen den Leuchten und der Energiequelle, bei welcher es sich entweder um einen Akkumulator, einen Generator oder ein von diesem gespeistes Stromnetz handelt, gleichsam Antennen darstellen, die dementsprechend auf elektromagnetische Fremdfelder reagieren. Die hierdurch eingefangenen EMV-Pulse können ggf. so stark sein, daß es nicht nur zu vorübergehenden Störungen des Beleuchtungssystems, sondern sogar zu bleibenden Beschädigungen kommen kann. Insbesondere reagieren in der Beleuchtungseinrichtung eingesetzte Halbleiter auf die hierdurch entstehenden Spannungsspitzen äußerst empfindlich. Bei relativ großen Spannungsspitzen kann es dabei sogar zu Zerstörungen der Halbleiter und ggf. anderer Bauelemente des Beleuchtungs systems kommen.

Nun ist es zwar an sich möglich, die Verbindungsleitungen zwischen den Leuchten und ihrer Energiequelle zu schirmen, so daß die Antennenwirkung der Verbindungsleitungen damit erheblich abgeschwächt wird. Eine solche Maßnahme macht eine derartige Beleuchtungseinrichtung insoweit zwar sicherer, doch nicht für alle Fälle sicher genug, da die Enden der Schirmmäntel offen sind, so daß es bei besonders starken EMV-Erscheinungen dennoch zu Störungen und (ggf. erheblichen) Beschädigungen des Beleuchtungssystems kommen kann. Im übrigen ergeben sich bei einer Schirmung, bei welcher auch die Lichtquelle selbst geschirmt ist, nicht unerhebliche Verluste, die insbesondere auf Schiffen und in Flugzeugen als besonderes unbefriedigend empfunden werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Beleuchtungseinrichtung der eingangs beschriebenen Gattung unter Vermeidung ihrer Nachteile insbesondere dahingehend zu verbessern, daß das Beleuchtungssystem gegen elektromagnetische Fremdfelder unempfindlich ist, so daß es nicht zu entsprechen den Störungen oder gar (ggf. beträchtlichen) Beschädigungen kommen kann, und daß es bei schwer zugänglichen Leuchten, wie beispielsweise einer an einem Mast od.dgl. angebrachten Signalleuchte, nicht mehr zu den bisherigen Schwierigkeiten kommt, ohne daß hierfür Doppelinvestitionen erforderlich sind.

Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gekenn zeichnet, daß der eigentlichen elektrischen Energiequelle eine Hochleistungs-Lichtquelle nachgeordnet ist, die jeweils über ein Glasfaserkabel mit wenigstens einer Leuchte ver bunden ist, wobei der Hochleistungs-Lichtquelle ein Filter nachgeordnet ist, mittels dessen die nicht bzw. nur un wesentlich zur Erzeugung sichbaren Lichtes beitragenden Lichtquellen vor Eintritt in das/die Glasfaserkabel aus zufiltern sind.

Die Übertragung von Lichtenergie von einer Lichtquelle durch vielfache Totalreflektion in Glasfasern ist zwar aus der Glas faseroptik an sich bekannt, und es ist nicht nur beispielsweise aus der Medizinoptik bekannt, Licht mittels eines Endoskopes über ein Glasfaserkabel zu zu beleuchtenden inneren Organen zu leiten, sondern darüber hinaus hat man diese Technologie beispielsweise auch bereits für eine Kontrolle von Außen leuchten in einem Kraftfahrzeug oder zur Beleuchtung von Schalttafeln, also jeweils für relativ kleine Lichtleistungen, eingesetzt, doch war es bisher nicht möglich, diese Technologie auch für größere Lichtleistungen einzusetzen, wie sie nicht nur insgesamt, sondern auch bei einzelnen Leuchten bzw. Leuchten gruppen beispielsweise auf einem Schiff oder in einem Flug zeug benötigt werden, und zwar schon deshalb nicht, weil entsprechend starke Lichtquellen eine entsprechend große Verlustwärme erzeugen. Dieses ist bei kleinen Cd-Werten von z.B. 50 Cd weitgehend problemlos, jedoch bei Lichtleistungen von ggf. mehreren 100 000 Cd äußerst problematisch.

Es kommt hinzu, daß das von starken Lichtquellen erzeugte Licht bei dessen (Weiter-)Leitung eine so starke Erwärmung der Glasfaserkabel bewirken kann, daß diese - zumindest auf Dauer - beschädigt oder sogar zerstört werden.

Ein weiteres Problem liegt insbesondere für hohe erforder liche Lichtleistungen darin, daß der von einem Glasfaser kabel nutzbare Raumwinkel des von der Lichtquelle emittierten Lichtstroms sehr klein ist, so daß es selbst bei hoher Leucht dichte nicht zu den für diese Zwecke erforderlichen Licht leistungen kommt.

Es hat sich aber nun überraschenderweise gezeigt, daß die bei einer starken Hochleistungs-Lichtquelle entstehende Verlustwärme auch bei Anordnung einer solchen Lichtquelle im Inneren eines Schiffes oder eines Flugzeuges ggf. be herrschbar ist, und daß auch die übrigen Wärmeprobleme etc. erfindungsgemäß zu lösen sind, so daß mit der erfindungs gemäßen Beleuchtungseinrichtung sämtliche Nachteile be kannter Beleuchtungssysteme für Wasser- und Luftfahrzeuge schlagartig zu beheben sind.

Da die Lichtquelle einer Leuchte an einem gut zugänglichen Ort angeordnet werden kann, entfallen zunächst einmal sämt liche Schwierigkeiten, die bei Beleuchtungssystemen (insbe sondere auf Schiffen) bei schwer zugänglichen Leuchten not wendigerweise vorhanden waren, wobei zugleich die Investi tionen für Ersatzleuchten vermieden werden können. Darüber hinaus ist das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem ersicht lich völlig unabhängig gegenüber elektromagnetischen Fremd feldern, so daß diese die Beleuchtungseinrichtung selbst dann nicht beeinträchtigen können, wenn sie von erheblicher Stärke sind, die bei bekannten Beleuchtungseinrichtungen zu einer Zerstörung führen würden. Weiterhin ist die Be triebserwärmung der Glasfaserkabel bei erfindungsgemäßer Ausbildung der Beleuchtungseinrichtung unschädlich, da die insoweit schädlichen und beleuchtungstechnisch nicht nutz baren Infrarotstrahlen vor Eintritt in das Glasfaserkabel ausgefiltert werden.

Als Hochleistungs-Lichtquelle ist bevorzugt eine im wesent lichen punktförmige Lichtquelle vorgesehen, da der nutzbare Raumwinkel eines Glasfaserkabels zweckmäßiger Dimension, also bspw. mit einem Durchmesser von 2 mm, recht klein ist, und zwar bevorzugt eine Edelgas-Hochleistungslichtquelle (beispielsweise eine Halogen- oder Xenon-Metalldampflampe), mit der viele Millionen Candela (Cd) zu erzeugen sind, oder eine Quecksilber-Kurzbogenlampe. Dabei kann zwischen der Hochleistungs-Lichtquelle und dem Glasfaserkabeleingang ein Reflektor angeordnet sein, mit dem von der Lichtquelle stammendes Licht gezielt in das Glasfaserkabel zu leiten und mithin jeder auch noch so kritischen Stelle ohne Schwierig keiten zuzuleiten ist.

Diese Einleitung erfolgt, wie bereits angedeutet worden ist, erfindungsgemäß nicht gleichsam unmittelbar, sondern zur er heblichen verbesserten Ausnutzung des nutzbaren Raumwinkels ω (bei einem Gesamteinfallswinkel von 2α = 34° beträgt dieser

ω = 2 π (1-cos α) = 0,275)

erst nach einer entsprechenden Fokussierung mit einem Reflektor bzw. einer Linse bzw. einem Linsensystem od. dgl. des von der punktförmigen Hochleistungs- Lichtquelle emittierten Lichtstromes Φ, der mit einer Leuchtdichte

B [Cd] Φ _max = B _max · A · l

beträgt, wobei A = π · r² die Querschnittsfläche des Glasfaserkabels ist.

Es hat sich gezeigt, daß eine Dosierung des Lichtes auf die verschiedenen Glasfaserkabel ohne Schwierigkeiten möglich ist, wobei einem Glasfaserkabel ggf. eine Linse, ein Linsen system oder eine Streuscheibe zugeordnet sein kann.

Mit der Verwendung (wenigstens) einer Hochleistungs-Licht quelle und einer Verwendung von Glasfaserkabeln als Ver bindungsleitungen von der Hochleistungs-Lichtquelle zu den einzelnen Leuchtquellen bzw. Leuchten auf Schiffen bzw. Flugzeugen wurde mithin eine Beleuchtungseinrichtung ge schaffen, die in technischer Hinsicht allen an sie zu stellenden Anforderungen in optimaler Weise genügt und die Schwierigkeiten und Nachteile bekannter Beleuchtungssysteme vermeidet. Dabei ist das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem trotz der zahlreichen Vorteile auch wirtschaftlich äußerst interessant, da sich durch seine Verwendung - abgesehen von den oben erwähnten Doppelinvestitionen für Ersatzleuchten - beachtliche Einsparungen machen lassen. So sind beispielsweise die Leseleuchten in Verkehrsflugzeugen, für die aufgrund aufwendiger Mikroprozessorüberwachung z.Zt. etwa 150,-- US $/Stck. aufzuwenden sind, bei Anwendung des erfindungsgemäßen Be leuchtungssystems erheblich zu verbilligen, wenn sie beispiels weise aus dem Cockpit über Glasfaserkabel direkt mit Licht gespeist werden.

Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf eine systematisierte bzw. schematische Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels noch weiter erläutert.

Die Zeichnung zeigt eine im ganzen mit 1 bezeichnete Be leuchtungseinrichtung für ein im ganzen mit 2 bezeichnetes Fahrzeug wie ein Schiff oder ein Flugzeug, dessen (zahl reiche) Leuchten 3, von denen in der schematischen Zeichnung nur einige wenige angedeutet sind, jeweils über eine Ver bindungsleitung 4 bzw. (zumindest gruppenweise) über eine Gesamtverbindungsleitung 4′ (letztlich) mit einer Energie quelle 5 verbunden sind, bei der es sich bei dem der Schema zeichnung zugrundeliegenden Ausführungsbeispiel um das elektrische Bordnetz eines Schiffes handelt, welches eine Hochleistungs-Lichtquelle 6 speist, bei der es sich im vor liegenden Fall um eine Quecksilber-Kurzbogenlampe mit praktisch punktförmiger Lichtquelle 6′ handelt, während es sich bei den Verbindungsleitungen 4, 4′ um Glasfaser kabel handelt, wobei die Glasfaserkabel 4 jeweils einen Durchmesser von 2 mm aufweisen.

Da für das Schiff 2 (abgesehen von Ersatzaggregaten) nur eine einzige Beleuchtungseinrichtung 1 vorgesehen ist, die sämtliche Leuchten 3 (Positionslaternen, Heckleuchte, Signal leuchten, Orientierungsleuchten, Deckbeleuchtung, Innenbe leuchtung etc.) speisen soll, werden sämtliche Leuchten 3 von dieser (einzigen) Beleuchtungseinrichtung 3 gespeist, so daß diese eine sehr große Lichtleistung bzw. einen sehr großen Lichtstrom von einigen 100 000 Cd produzieren muß, der bei größeren Schiffen auch die Millionengrenze leicht überschreiten kann.

Da bei derartigen Lichtströmen bei konventionellen Beleuch tungseinrichtungen der hier in Rede stehenden Art in den Glasfaserkabeln 4, 4′ bekanntlich eine Erwärmung auftreten würde, die zur alsbaldigen Beschädigung bzw. zur Zerstörung führen würde, ist der punktförmigen Lichtquelle 6′ ein Filter 7 nachgeordnet, welcher so ausgebildet ist, daß mit ihm Lichtquellenlängen < ca. 780 Nanometer auszufiltern sind, bei denen es sich um Infrarotwellen 8 handelt, welche die ansonsten schädliche Erwärmung hervorrufen würde, so daß im wesentlichen nur "kalte" Lichtwellen 9 in das Glas faserkabel 4′ gelangen. Der Filter 7 ist als Flüssigkeits filter ausgebildet und wird mittels eines Kühlsystems 10 gekühlt. Ein zweites Kühlsystem 11 ist im übrigen für die Hochleistungs-Lichtquelle 6 vorgesehen, wobei die beiden Kühlsysteme 10, 11 ggf. durch Bypassleitungen 12 miteinander verbunden sein können, wie dieses in der Zeichnung mit ge strichelten Linien angedeutet ist.

Dem Filter 7 ist ein Linsensystem 13 nachgeordnet (dieses kann ggf. auch dem Filter 7 vorgeordnet sein), mit dem das von der punktförmigen Lichtquelle 6′ emittierte Licht auf die Eintrittsstelle 14 des Glasfaserkabels 4 hin zu bündeln ist, um den nutzbaren Raumwinkel ω des Glasfaserkabels 4′ optimal ausnutzen zu können.

Da die Glasfaserkabelentwicklung zwischenzeitlich weiter fortgeschritten ist, so daß zwischenzeitlich Farbverschie bungen (weiß/gelb) praktisch auszuschließen sind, liegt mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung für jegliche Art von Schiffen (einschließlich Schiffe für militärische Nutzung), aber auch für Flugzeuge etc. eine Beleuchtungs einrichtung vor, die unter Schaffung zahlreicher Vorteile sämtliche Nachteile bekannter Beleuchtungseinrichtungen vermeidet, wobei die Aufteilung des von der Beleuchtungs einrichtung erzeugten Lichtes zu den einzelnen Leuchten 3 keinerlei Schwierigkeiten bereitet und praktisch verlust frei durchzuführen ist und die bisher bei der Glasfaserkabel- Lichttechnologie für hohe Lichtleistungen bestehenden Pro bleme erfindungsgemäß optimal gelöst sind.

Bezugszeichenliste

1 Beleuchtungseinrichtung
2 Fahrzeug (Schiff)
3 Leuchten (von 2)
4, 4′ Verbindungsleitung (= Glasfaserkabel)
5 Energiequelle (elektrisches Bordnetz)
6 Hochleistungs-Lichtquelle
6′ eigentliche, punktförmige Lichtquelle (von 6)
7 Filter
8 Infrarotwellen
9 Lichtwellen ("kalte" -)
10 Kühlsystem (für 7)
11 Kühlsystem (für 6)
12 Bypassleitungen
13 Linsensystem
14 Eintrittsstelle

Claims

1. Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Wasser- und Luftfahrzeuge, insbesondere Schiffe, deren Leuchten jeweils über eine Verbindungsleitung mit einer Energiequelle verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiequelle (5) eine Hochleistungs-Lichtquelle (6) nachgeordnet ist, die jeweils über Glasfaserkabel (4′, 4) mit wenigstens einer Leuchte (3) verbunden ist, wobei der Lichtquelle (6) ein Filter (7) nachgeordnet ist, mittels dessen die nicht bzw. nur unvollkommen zur Erzeugung sicht baren Lichtes beitragenden Lichtwellen vor Eintritt in das Glasfaserkabel (4′) auszufiltern sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (7) als Flüssigkeitsfilter ausgebildet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (7) so ausgebildet ist, daß mit ihm Lichtwellen längen < ca. 780 Nanometer auszufiltern sind.

4. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochleistungs-Lichtquelle (6) durch ein Kühlsystem (11) gekühlt ist.

5. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Leuchten (3) von einer einzigen Lichtquelle (6) gespeist sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Leuchten (3) von einer einzigen Lichtquelle (6) gespeist sind.

7. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (6′) im wesentlichen punktförmig ausgebildet ist.

8. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Quecksilber-Kurzbogenlampe als Hochleistungs-Lichtquelle (6).

9. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Edelgas-Hochleistungs-Licht quelle (6) wie eine Halogen-Metalldampflampe.

10. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßstelle (14) des Glasfaserkabels (4′) wenigstens eine Linse bzw. ein Linsensystem (13) zugeordnet ist, mittels der/dessen das von der Lichtquelle emittierte Licht auf die Glasfaserein trittsstelle (14) zu fokussieren ist.

11. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Licht quelle (6) und der Glasfaserkabel-Eintrittsstelle (14) ein Reflektor angeordnet ist.

12. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Glasfaserkabel (4′) wenigstens eine Streuscheibe zugeordnet ist.

13. Verwendung von Glasfaserkabeln und einer Hochleistungs- Lichtquelle für die Beleuchtungseinrichtung eines Wasser- oder Luftfahrzeuges, insbesondere eines Schiffes.