EP2743564B2 - Beleuchtungseinrichtung und Beleuchtungsanordnung zum Beleuchten des Innenraumes eines Turmes oder Tunnels - Google Patents

Beleuchtungseinrichtung und Beleuchtungsanordnung zum Beleuchten des Innenraumes eines Turmes oder Tunnels Download PDF

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EP2743564B2
EP2743564B2 EP13193863.1A EP13193863A EP2743564B2 EP 2743564 B2 EP2743564 B2 EP 2743564B2 EP 13193863 A EP13193863 A EP 13193863A EP 2743564 B2 EP2743564 B2 EP 2743564B2
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Daniel Müther
Michael GERKENS
Hans Schlingmann
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Weidmueller Interface GmbH and Co KG
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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the invention relates to a lighting arrangement for illuminating the interior of a tower or tunnel, in particular a wind turbine tower.
  • the illumination arrangement has two or preferably a plurality of illumination devices arranged at a distance from one another, which are electrically conductively connected to one another by a cable or a plurality of cable sections with electrical line conductors, wherein the illumination devices each have a housing which is in any case designed to be partially transparent.
  • Such lighting arrangements e.g. for the tower of a wind turbine are known per se.
  • illumination devices which have connections on opposite sides of the housing for the power supply or forwarding of the power supply to a further illumination device.
  • Several such lighting devices can be connected via cable sections to a lighting arrangement in the form of a chain, which is arranged along a tower or tunnel. The lighting devices radiate essentially in a direction transverse to the cable sections and thus transversely to the longitudinal axis of the tower.
  • a lighting arrangement according to the preamble of claim 1 is known as "ENERCON LED light NL 24" from the publication “Harting for power engineering” of 06 August 2009.
  • the pamphlets JP 2002-157914 A and DE 100 29 069 A1 describe luminous bodies that use light-emitting diodes (LEDs) as light bulbs instead of incandescent lamps.
  • the luminous bodies have a printed circuit board, which builds LEDs on both sides, whereby a radiation is achieved on both sides.
  • the publication US 2006/0083017 A1 shows a navigation light, which also uses LEDs as bulbs.
  • the LEDs are also arranged on both sides of a circuit board, which is perpendicular to a mounting plate of the navigation light to achieve lateral radiation. It is therefore the object of the innovation to further develop the lighting arrangement of the generic type of art that with only a small amount of equipment and with only a few lighting devices, the tower interior is illuminated satisfactorily.
  • a preferred illumination arrangement 1 has two or more illumination devices 2 arranged at a distance from one another, which are electrically conductively connected to one another by a cable or as shown here by a plurality of cable sections 4 and which are connected to the inner wall 3 of a tower, in particular a wind turbine tower. are arranged.
  • Each lighting device 2 has a housing 5, which consists of a housing base 6 and a mounted on the housing base 6 and fastened (fastener 18) housing cover 7, wherein the housing cover 7 completely or at least partially made of a transparent, well-transparent material.
  • an intermediate frame may be provided between the housing parts.
  • the housing 5 has a substantially oblong, preferably rectangular, shape in plan view.
  • the housing base part At two opposite ends of the housing, here the housing base part, the housing with connectors 8, 9 ( Fig. 2 ), which are designed with plugged-on at the opposite ends of the cable sections 4 connectors 10, 11 ( Fig. 1 ) of a corresponding type.
  • a cable can be connected directly to a terminal in the housing or it could be done on a continuous cable taps.
  • the at least one printed circuit board 14 is aligned in a plane which extends in two directions defining the plane perpendicular or nearly perpendicular to the axial direction X of the tower or to the housing base part.
  • each one or more lamps 19, 20 arranged, which are aligned so that they emit their light substantially in 180 ° from each other away from each other directions.
  • the lighting devices 2 and their housing 5 are arranged by suitable means such as screws or the like. On the inner wall 3 of the tower that the light of the bulbs 19, 20 on one side in the vertical tower up and on the other side down seems.
  • LEDs are suitable as the light-emitting means 19, 20, which nevertheless generate a well-focused intense light beam with a compact design and low energy consumption.
  • optical devices such as collimators 15, 16, with which the light is focused and / or focused, so that the light beam radiates into the tower interior in a substantially well-bundled manner.
  • optical devices can advantageously be integrated directly into the housing cover 7.
  • a projecting dome 17 (in the sense of a vertically protruding from the housing cover contour projection) is formed, in which the circuit board 14 projects with the bulbs 19, 20, wherein the bulbs 19, 20 with the collimators 15th 16 each lie just below the section of translucent walls of this dome in any case
  • One or more of the cable pieces 4 are electrically connected to a suitable power supply of the wind turbine tower, for example to a control cabinet. Overall, such a suitable electrical circuit is realized, to which the lighting devices and the cable pieces belong.
  • this has an integrated and the light-emitting means 19, 20 upstream voltage converter, which allows operation of the illumination device 2 in a wide input voltage range.
  • the input voltage range extends from about 24 V (volts) to about 280 V, wherein a supply of DC and / or AC voltage can be provided.
  • different supply voltage connections are present on the illumination device 2, to which different types of voltage (direct or alternating voltage) and / or different voltage ranges are assigned.
  • different supply voltage connections can be linked to different operating modes of the illumination device 2, for example a first supply voltage connection for normal operation of the illumination device 2 and a second supply voltage connection for an emergency or safety operation with reduced power consumption.
  • the second supply voltage connection can then be connected, for example, to an uninterruptible power supply unit (UPS).
  • UPS uninterruptible power supply unit
  • a feed can be made in the tower base with a voltage which is in an upper section of the operating voltage range, for example 120 V. Due to the higher voltage, the illumination devices 2 are already smaller Currents sufficient as in a feed with 24 V.
  • the voltage drop in the cable sections 4 is therefore relatively small even with a small conductor cross-section.
  • the conductor cross-section for the cable sections 4 can be chosen so small that a voltage drop to the lower end of the operating voltage range (ie, for example, 24 V) for the arranged at the top of the tower lighting device 2 is harmless.
  • the lighting arrangement 1 with a significantly smaller conductor cross-section in the cable sections 4 fully functional over the entire tower height (or tunnel length) can be operated.
  • the light cones of the bulbs and the cable sections 4 extend parallel to each other, which means in the sense of this document that they extend exactly parallel or at an angle which deviates less than 15 ° from the parallel (or here vertical) , Such a slight deviation of the light cone from the parallel direction (“approximately parallel”) may be advantageous in order to minimize any glare on a person who climbs up the tower.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsanordnung zum Beleuchten des Innenraums eines Turmes oder Tunnels, insbesondere eines Windkraftanlagenturmes. Die Beleuchtungsanordnung weist zwei oder vorzugsweise mehrere zueinander beabstandet angeordneten Beleuchtungseinrichtungen auf, die durch ein Kabel oder mehrere Kabelabschnitte mit elektrischen Leitungsadern elektrisch leitend miteinander verbunden sind, wobei die Beleuchtungseinrichtungen jeweils ein Gehäuse aufweisen, das jedenfalls teiltransparent ausgelegt ist.
  • Derartige Beleuchtungsanordnungen z.B. für den Turm einer Windkraftanlage sind zwar an sich bekannt.
  • Aus den Druckschriften US 2005/0190553 A1 und EP 2 284 438 A1 sind beispielsweise Beleuchtungseinrichtungen bekannt, die an gegenüberliegenden Gehäuseseiten Anschlüsse zur Stromversorgung bzw. Weiterleitung der Stromversorgung an eine weitere Beleuchtungseinrichtung aufweisen. Mehrere derartige Beleuchtungseinrichtungen können über Kabelabschnitte zu einer Beleuchtungsanordnung in Form einer Kette verbunden werden, die entlang eines Turms oder Tunnels angeordnet wird. Die Beleuchtungseinrichtungen strahlen dabei im Wesentlich in eine Richtung quer zu den Kabelabschnitten und damit quer zu der Längsachse des Turms ab.
  • Die bekannten Ausführungen werden aber der Anforderung nach einer zufriedenstellenden Beleuchtung des Turminneren nur eingeschränkt gerecht, zumal bei bestehenden Beleuchtungsanordnungen oftmals relativ viele Leuchteinrichtungen benötigt werden, was den Installations- und Wartungsaufwand sowie den Energieverbrauch unnötig erhöht.
  • Eine Beleuchtungsanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist als "ENERCON LED-Leuchte NL 24" aus der Publikation "Harting für Energietechnik" vom 06. August 2009 bekannt.
  • Die Druckschriften JP 2002-157914 A und DE 100 29 069 A1 beschreiben Leuchtkörper, die anstelle von Glühlampen Leuchtdioden (LEDs) als Leuchtmittel einsetzen. Die Leuchtkörper weisen eine Leiterplatte auf, die baut beiden Seiten LEDs trägt, wodurch eine Abstrahlung zu beiden Seiten erzielt wird. Die Druckschrift US 2006/0083017 A1 zeigt eine Navigationsleuchte, die ebenfalls LEDs als Leuchtmittel verwendet. Die LEDs sind dabei ebenfalls beidseitig auf einer Leiterplatte angeordnet, die senkrecht zu einer Montageplatte der Navigationsleuchte steht, um eine seitliche Abstrahlung zu erzielen.
    Es ist daher die Aufgabe der Neuerung, die Beleuchtungsanordnung der gattungsgemäßen Art der art weiterzuentwickeln, dass mit einem nur geringen apparativen Aufwand und mit nur relativ wenigen Beleuchtungseinrichtungen das Turminnere zufriedenstellend ausgeleuchtet wird.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Beleuchtungsanordnung gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine perspektivische Ansicht einer Innenseite eines Wandsegmentes eines Windkraftanlagenturmes mit einer Beleuchtungsanordnung; und
    Fig. 2
    in Fig. 2a eine Schnittansicht einer Leuchteinrichtung der Beleuchtungsanlage längs der Linie A-A der Draufsicht auf die Leuchteinrichtung nach Fig.2b.
  • Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist eine bevorzugte Beleuchtungsanordnung 1 zwei oder mehrere zueinander beabstandet angeordnete Beleuchtungseinrichtungen 2 auf, die durch ein Kabel oder wie hier dargestellt durch mehrere Kabelabschnitte 4 mit elektrischen Leitungsadern elektrisch leitend miteinander verbunden sind und die an der Innenwand 3 eines Turmes, insbesondere eines Windkraftanlagenturmes, angeordnet sind.
  • Jede Beleuchtungseinrichtung 2 weist ein Gehäuse 5 auf, das aus einem Gehäusegrundteil 6 und einem auf das Gehäusegrundteil 6 aufgesetzten und befestigten (Befestigungsmittel 18) Gehäusedeckel 7 besteht, wobei der Gehäusedeckel 7 ganz oder jedenfalls teilweise aus einem transparenten, gut lichtdurchlässigen Material besteht. Optional kann zwischen den Gehäuseteilen ein Zwischenrahmen vorgesehen sein.
  • Das Gehäuse 5 weist hier in bevorzugter aber nicht zwingender Ausgestaltung eine in Draufsicht im Wesentlichen längliche, vorzugweise rechteckige Form auf.
  • An zwei voneinander abgewandten Enden des Gehäuses, hier des Gehäusegrundteiles, ist das Gehäuse mit Steckverbindern 8, 9 (Fig. 2) versehen, welche dazu ausgelegt sind, mit an den gegenüber liegenden Enden der Kabelabschnitte 4 angeschlagenen Steckverbindern 10, 11 (Fig. 1) eines korrespondierenden Typs zusammengesteckt zu werden.
  • Von den beiden Steckverbindern 8, 9 am Gehäuse 5 sind direkt oder über hier nicht dargestellte zwischengeschaltete Bauelemente Leiter 12, 13 bis zu einer Leiterplatte 14 geführt, mit welcher sie leitend verbunden sind.
  • Alternativ könne auch ein Kabel direkt an eine Klemme im Gehäuse angeschlossen werden oder es könnten an einem durchgehenden Kabel Abgriffe erfolgen.
    Die wenigstens eine Leiterplatte 14 ist in einer Ebene ausgerichtet, die sich in beiden die Ebene definierenden Richtungen senkrecht oder nahezu senkrecht zur Axialrichtung X des Turmes bzw. zum Gehäusegrundteil erstreckt.
  • Dabei sind auf voneinander abgewandten Seiten der wenigstens einen Leiterplatte 14 jeweils eines oder mehrere Leuchtmittel 19, 20 angeordnet, die derart ausgerichtet sind, dass sie ihr Licht im Wesentlichen in um 180° voneinander voneinander abgewandte Richtungen abstrahlen.
  • Die Beleuchtungseinrichtungen 2 bzw. deren Gehäuse 5 werden mit geeigneten Mitteln wie Schrauben oder dgl. derart an der Innenwand 3 des Turmes angeordnet, dass das Licht der Leuchtmittel 19, 20 auf der einen Seite im vertikalen Turm nach oben und auf der anderen Seite nach unten scheint.
  • Als die Leuchtmittel 19, 20 sind insbesondere LEDs geeignet, welche bei kompakter Bauweise und niedrigem Energieverbrauch dennoch einen gut fokussierbaren intensiven Lichtstrahl erzeugen.
  • Es ist vorteilhaft, den Leuchtmitteln 19, 20 jeweils optische Einrichtungen wie z.B. Kollimatoren 15, 16 zuzuordnen, mit welchen das Licht fokussiert und/oder gebündelt wird, so dass der Lichtstrahl im Wesentlichen gut gebündelt in den Turminnenraum hinein strahlt. Diese optischen Einrichtungen können vorteilhaft direkt in den Gehäusedeckel 7 integriert werden.
  • Zu erwähnen ist noch, dass hier im Gehäusedeckel ein vorspringender Dom 17 (im Sinne eines senkrecht aus der Gehäusedeckelkontur vorspringenden Ansatzes) ausgebildet ist, in welchen die Leiterplatte 14 mit den Leuchtmitteln 19, 20 hineinragt, wobei die Leuchtmittel 19, 20 mit den Kollimatoren 15, 16 jeweils kurz unterhalb der jedenfalls abschnittsweise lichtdurchlässigen Wände dieses Domes liegen
  • Eines oder mehrere der Kabelstücke 4 werden elektrisch an eine geeignete Spannungsversorgung des Windkraftanlagenturmes angeschlossen, beispielsweise an einem Schaltschrank. Insgesamt wird derart ein geeigneter elektrischer Schaltkreis realisiert, zu dem die Leuchteinrichtungen und die Kabelstücke gehören.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Beleuchtungseinrichtung 2 weist diese einen integrierten und den Leuchtmitteln 19, 20 vorgeschalteten Spannungswandler auf, der einen Betrieb der Beleuchtungseinrichtung 2 in einem weiten Eingangsspannungsbereich zulässt. Besonders vorteilhaft reicht der Eingangsspannungsbereich von etwa 24 V (Volt) bis etwa 280 V, wobei eine Versorgung mit Gleich- und/oder Wechselspannung vorgesehen sein kann.
  • In einer Weiterbildung kann zudem vorgesehen sein, dass verschiedene Versorgungsspannungsanschlüsse an der Beleuchtungseinrichtung 2 vorhanden sind, denen unterschiedliche Spannungsarten (Gleich- bzw. Wechselspannung) und/oder unterschiedliche Spannungsbereiche zugeordnet sind. Gegebenenfalls sind in dem Fall mehrere Spannungswandler integriert. Die verschiedenen Versorgungsspannungsanschlüsse können mit unterschiedlichen Betriebsarten der Beleuchtungseinrichtung 2 verknüpft sein, beispielsweise ein erster Versorgungsspannungsanschluss für einen Normalbetrieb der Beleuchtungseinrichtung 2 und ein zweiter Versorgungsspannungsanschluss für einen Not- oder Sicherheitsbetrieb mit verminderter Leistungsaufnahme. Der zweite Versorgungsspannungsanschluss kann dann beispielsweise mit einer unterbrechungsfreien Stromversorgungseinheit (USV) verbunden werden.
  • Nach dem Stand der Technik werden Beleuchtungsanordnungen für Windkraftanlagentürme häufig mit einer Gleichspannung von 24 V betrieben, die am Turmfuß in die Beleuchtungsanordnung eingespeist wird. Bei einer Turmhöhe, die 100 m (Meter) oder mehr betragen kann, wird ein vergleichsweise großer Leitungsquerschnitt von mindestens etwa 6 mm2 (Quadratmillimetern) für die die Beleuchtungseinrichtungen verbindenden Kabel benötigt, damit trotz des Spannungsabfalls in den Kabeln auch die im oberen Bereich des Turmes angeordneten Beleuchtungseinrichtungen noch eine ausreichend hohe Spannung zu ihrem Betrieb zur Verfügung haben.
  • Durch den weiten Betriebsspannungsbereich bei der genannten vorteilhaften Ausgestaltung der anmeldungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung 2 kann eine Einspeisung im Turmfuß mit einer Spannung erfolgen, die in einem oberen Abschnitt des Betriebsspannungsbereichs liegt, beispielsweise mit 120 V. Aufgrund der höheren Spannung sind für den Betrieb der Beleuchtungseinrichtungen 2 bereits kleinere Ströme ausreichend als bei einer Einspeisung mit 24 V. Der Spannungsabfall in den Kabelabschnitten 4 ist also auch bei einem kleinen Leiterquerschnitt relativ gering. Zudem kann der Leiterquerschnitt für die Kabelabschnitte 4 so klein gewählt werden, dass ein Spannungsabfall bis zum unteren Ende des Betriebsspannungsbereichs (also beispielsweise 24 V) für die am oberen Turmende angeordneten Beleuchtungseinrichtung 2 unschädlich ist. So kann die Beleuchtungsanordnung 1 mit einem deutlich geringeren Leiterquerschnitt bei den Kabelabschnitten 4 voll funktionsfähig über die gesamte Turmhöhe (bzw. Tunnellänge) betrieben werden.
  • Durch die anmeldungsgemäße Beleuchtungsanordnung wird es möglich, mit einfachen Mitteln und nur wenigen der Beleuchtungseinrichtungen den Innenraum eines Turmes so auszuleuchten, dass er gefahrlos an einer Leiter erklommen werden kann.
  • Dabei erstrecken sich vorzugsweise die Lichtkegel der Leuchtmittel und die Kabelabschnitte 4 parallel zueinander, worunter im Sinne dieser Schrift verstanden wird, dass sie sich genau parallel erstrecken oder in einem Winkel, der jeweils weniger als 15° von der Parallelen (bzw. hier Vertikalen) abweicht. Ein derartiges leichtes Abweichen der Lichtkegel aus der Parallelrichtung ("etwa parallel") kann vorteilhaft sein, um eine etwaige Blendwirkung auf eine Person, welche den Turm hinauf klettert, möglichst gering zu halten. Bezugszeichen
    Beleuchtungsanordnung 1
    Beleuchtungseinrichtung 2
    Innenwand 3
    Kabelabschnitt 4
    Gehäuse 5
    Gehäusegrundteil 6
    Gehäusedeckel 7
    Steckverbinder 8,9
    Steckverbinder 10,11
    Leiter 12,13
    Leiterplatte 14
    Kollimator 15, 16
    Dom 17
    Befestigungsmittel 18
    Leuchtmittel 19,20

Claims (9)

  1. Beleuchtungsanordnung (1) für einen Turm oder Tunnel, insbesondere einen Windkraftanlagenturm, mit zwei oder vorzugsweise mehreren zueinander beabstandet angeordneten Beleuchtungseinrichtungen (2), die durch ein Kabel oder mehrere Kabelabschnitte (4) mit elektrischen Leitungsadern elektrisch leitend miteinander verbunden sind, wobei die Beleuchtungseinrichtungen (2) jeweils ein Gehäuse (5) aufweisen, das jedenfalls teiltransparent ausgelegt ist, wobei in dem Gehäuse (5) wenigstens zwei Leuchtmittel (19, 20) vorgesehen sind, welche ihr Licht als Lichtkegel in jeweils ganz oder in im Wesentlichen voneinander abgewandte Richtungen abstrahlen, wobei sich die Lichtkegel der Leuchtmittel (19, 20) und die Kabelabschnitte (4) parallel zueinander erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) der Beleuchtungseinrichtungen (2) jeweils aus einem Gehäusegrundteil (6) und einem auf das Gehäusegruhdteil (6) aufgesetzten Gehäusedeckel (7) besteht, wobei der Gehäusedeckel (7) ganz oder jedenfalls teilweise aus einem transparenten, gut lichtdurchlässigen Material besteht, und wobei im Gehäusedeckel (7) der Beleuchtungseinrichtung (2) ein vorspringender Dom (17) ausgebildet ist, in welchen eine Leiterplatte (14) mit den Leuchtmitteln (19, 20) hineinragt, wobei die Leuchtmittel (19, 20) jeweils unterhalb der jedenfalls abschnittsweise lichtdurchlässigen Wände dieses Domes (17) liegen, so dass sie ihr Licht in den Lichtkegeln in entgegen gesetzten Richtungen abstrahlen.
  2. Beleuchtungsanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei den Beleuchtungseinrichtungen (2) zwischen den Leuchtmitteln (19, 20) und dem Gehäusedeckel (7) eine oder mehrere optische Einrichtungen zur Bündelung der von den Leuchtmitteln jeweils abgestrahlten Lichtes ausgebildet bzw. angeordnet sind.
  3. Beleuchtungsanordnung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäusedeckel (7) eine oder mehrere optische Einrichtungen zur Bündelung des von den Leuchtmitteln jeweils abgestrahlten Lichtes ausgebildet bzw. angeordnet sind.
  4. Beleuchtungsanordnung (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Einrichtungen Linsen oder Kollimatoren (15, 16) sind.
  5. Beleuchtungsanordnung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) an zwei voneinander abgewandten Enden mit Steckverbindern (8, 9) versehen ist, welche dazu ausgelegt sind, mit an den Kabelabschnitten (4) angeschlagenen Steckverbindern (10, 11) eines korrespondierenden Typs zusammengesteckt zu werden.
  6. Beleuchtungsanordnung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Beleuchtungseinrichtungen (2) mindestens einen den Leuchtmitteln (19, 20) vorgeschalteten Spannungswandler aufweisen.
  7. Beleuchtungsanordnung (1) nach Anspruch 6, bei dem der Spannungswandler einen weiten Eingangsspannungsbereich, insbesondere von etwa 24 V bis etwa 280 V, zum Betrieb der Beleuchtungseinrichtung (2) aufweist.
  8. Beleuchtungsanordnung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Leiterplatte (14) der Beleuchtungseinrichtungen (2) in einer Ebene ausgerichtet ist, die sich senkrecht oder nahezu senkrecht zur Axialrichtung X des Turmes erstreckt.
  9. Beleuchtungsanordnung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtkegel der Leuchtmittel (19, 20) der Beleuchtungseinrichtungen (2) im Wesentlichen in der Axialrichtung des Turmes oder etwas von dieser abweichend von den Leuchtmitteln (19, 20) abstrahlen.
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