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Die Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem für die Hindernisbefeuerung von Luftfahrthindernissen sowie ein ein solches Beleuchtungssystem aufweisendes Luftfahrthindernis.
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Für die Befeuerung von Luftfahrthindernissen existieren gesetzliche Vorschriften, die beispielsweise in Deutschland in der „Allgemeinen Verwaltungsvorschrift zur Kennzeichnung von Luftfahrthindernissen” beschrieben sind. Für die Beschreibung der detaillierten technischen Ausführungsbestimmungen solcher Beleuchtungssysteme wird in dieser Verwaltungsvorschrift auf den US-amerikanischen ICAO-Standard, Anlage 14: „Aerodromes" verwiesen.
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Demnach kommen außerhalb von Flughäfen üblicherweise drei Arten von Beleuchtungselementen als Hindernisbefeuerung am Tag und in der Nacht zum Einsatz, die im erwähnten ICAO-Standard mit folgenden Bezeichnungen aufgelistet sind:
- – „Low Intensity, Type B” sind Lampen für Dauerrotlicht geringer Intensität für die Hindernisbefeuerung bei Nacht und in der Dämmerung, bevorzugt zur Hervorhebung der Außenkonturen von Hindernissen;
- – „Medium Intensity, Type A” beschreibt ein weißes Blinklicht, welches bei Tageslicht eine Lichtstärke von > 20.000 cd und nachts von > 2.000 cd aussenden muss und beispielsweise in Deutschland ab einer Höhe des Luftfahrthindernisses von 150 m fallweise zu installieren ist. Die Farbtemperatur des weißen Lichts muss dabei zwischen 4.000 K und 8000 K liegen.
- – „Medium Intensity, Type B” beschreibt ein rotes Blinklicht, welches nachts mit einer Lichtstärke > 2.000 cd als Gefahrenwarnsignal auf Luftfahrthindernissen mit einer Höhe über 150 m fallweise eingesetzt wird.
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In manchen Ausführungsformen werden die Leuchten der „Medium Intensity” Typen A und B in einem gemeinsamen Leuchtkörper zusammengefasst.
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Als Lichtquellen kommen üblicherweise Glühlampen (nur bei Rotlicht), Xenon-Lampen und immer häufiger auch LEDs zum Einsatz. Diese Leuchtmittel werden über am Luftfahrthindernis verlegte elektrische Zuleitungen mit Energie versorgt. Bei LEDs kommen neben der ortsüblichen Netzspannung auch Niederspannungsleitungen zum Einsatz, die im Reparatur- oder Wartungsfall die von der Netzspannung ausgehende Gefahr eines elektrischen Schlags für den Ausführenden der Wartung/Reparatur vermeiden.
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Zunehmend kommen auch autonome Spannungsversorgungskonzepte mit Solarmodulen und Akkumulatoren zum Einsatz, die zumindest die von hohen Spannungen ausgehenden Gefahren reduzieren und den Aufwand für das Verlegen der Anschlussleitungen verringern.
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Insbesondere aufgrund der regelmäßig in solchen Luftfahrthindernissen einschlagenden Blitze ist es immer wieder notwendig, defekte Leuchtmittel, elektrische Schaltungen oder Zuleitungen in sehr großer Höhe zu reparieren. Der damit verbundene Aufwand erhöht im erheblichen Ausmaß die Unterhaltskosten der Luftfahrthindernisse und beinhaltet nicht unerhebliche Risiken für das in der großen Höhe arbeitende Instandsetzungspersonal.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Beleuchtungssystem für die Hindernisbefeuerung von Luftfahrthindernissen anzugeben. Insbesondere sollten die Unterhaltskosten für ein solches Beleuchtungssystem reduziert werden.
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Diese Aufgabe wird durch ein Beleuchtungssystem gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Ein ein solches Beleuchtungssystem aufweisendes Luftfahrthindernis ist Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruchs 17. Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems bzw. des erfindungsgemäßen Luftfahrthindernisses sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den Aufwand für die Instandhaltung eines Beleuchtungssystems für die Hindernisbefeuerung von Luftfahrthindernissen dadurch zu reduzieren, dass im Wesentlichen keine elektrischen Komponenten in großer Höhe an dem Luftfahrthindernis montiert sind. Vielmehr kann vorgesehen sein, die Leuchtmittel und ihre elektrische Beschattung leicht zugänglich, insbesondere am Boden oder in der Nähe des Bodens und insbesondere im Bereich des Fußes des Luftfahrthindernisses zu installieren und das Licht zu den teilweise in großer Höhe (vorzugsweise mindestens 25 m, besonders bevorzugt mindestens 50 m über dem Boden) am Luftfahrthindernis montierten Leuchten zu übertragen. Erfindungsgemäß sind somit die Leuchten und die dazugehörige(n) Lichtquelle(n) getrennt voneinander ausgeführt und die Übertragung des Lichts erfolgt über geeignete Übertragungsmittel.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems umfasst zumindest eine Leuchte, die an einem Luftfahrthindernis in einer Beleuchtungshöhe angeordnet ist, die ausreichend hoch ist, um für Piloten von sich annähernden Flugzeugen als Warnung vor dem Luftfahrthinderniss zu dienen, eine Lichtquelle, die an dem Luftfahrthindernis in einer Höhe angeordnet ist, die geringer als die Beleuchtungshöhe ist, und einen Lichtwellenleiter, der die Leuchte und die Lichtquelle verbindet und Licht von der Lichtquelle zu der Leuchte überträgt. Die Lichtquelle ist in einer Höhe montiert, die von einer Wartungsperson manuell erreichbar ist, wenn die Wartungsperson auf dem Boden oder auf einer in einer Höhe von weniger als 2 m vom Boden positionierten Wartungsplattform steht.
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Diese Übertragungsmittel können beliebig ausgeführt sein. Beispielsweise besteht die Möglichkeit, das Licht als gerichtete Strahlung (ggf. durch den Einsatz von einem oder mehreren Spiegeln ausgerichtet) durch die Luft zu übertragen. Eine solche Ausführungsform ist jedoch nicht oder nur schwierig mit den geltenden Vorschriften hinsichtlich der Funktionssicherheit zu vereinbaren, weil beispielsweise infolge von Nebel, etc. eine Übertragung über die Luft nicht sicher gewährleistet werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems ist daher vorgesehen, das Licht über (einen oder mehrere) Lichtwellenleiter von einer oder mehreren Lichtquellen zu den Leuchten zu leiten. Die Übertragung von Licht mittels Lichtwellenleiter ist eine bekannte, sichere und insbesondere von äußeren Umgebungseinflüssen weitgehend unbeeinflusste Möglichkeit zur Übertragung von Licht von einer Lichtquelle zu einer Leuchte (die erfindungsgemäß dadurch definiert ist, dass diese das eingeleitete Licht räumlich verteilt).
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Die Übertragung des Lichts von der oder den Lichtquellen zu den Leuchten über Lichtwellenleiter ist grundsätzlich mit nicht unerheblichen Problemen verbunden, die insbesondere in den physikalischen Eigenschaften der bekannten Lichtwellenleiter begründet sind.
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Bekannt und in der optischen Datenübertragung weit verbreitet sind Lichtwellenleiter, die auf einem Kern aus Kunststoff (häufig aus PMMA) beruhen. Wesentlicher Vorteil dieser Lichtwellenleiter ist der geringe Preis, der diese für die erfindungsgemäße Anwendung bei der Hindernisbefeuerung von Luftfahrthindernissen als vorteilhaft erscheinen lässt. Ein Problem hierbei ist jedoch, dass diese Lichtwellenleiter für alle Farbanteile von weißem Licht eine sehr hohe Dämpfung aufweisen, die bei ca. 1.000 dB/km liegt. Mit derartigen Lichtwellenleitern ist es nicht sinnvoll möglich, eine Hindernisbefeuerung von Luftfahrthindernissen, bei denen die Leuchten teilweise in mehreren hundert Metern Höhe angeordnet sind, zu verwenden, da die Distanz zu der/denn sinnvollerweise im Bereich des Fußes des Luftfahrthindernisses angeordneten Lichtquelle nicht überbrückbar sind. Es kann somit nicht so viel Licht am unteren Ende des Lichtwellenleiters eingespeist werden, dass die gesetzlichen Vorgaben für die Lichtausstrahlung im Bereich der Leuchten erfüllt werden können.
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Bekannt sind weiterhin Lichtwellenleiter, deren Kern aus Glas und insbesondere Quarzglas besteht. Mit derartigen Lichtwellenleitern können Dämpfungsbelege erreicht werden, die beispielsweise lediglich zwischen 10 und 30 dB/km betragen und die somit grundsätzlich für die Übertragung des Lichts über Distanzen von mehreren hundert Metern geeignet wären. Ein Problem dabei ist jedoch, dass diese in der Informationstechnologie weit verbreiteten Glasfasern den vorteilhaften niedrigen Dämpfungsbelag nur bei großen Wellenlängen des zu übertragenden Lichts aufweisen. Die violetten, blauen und grünen Spektralanteile von weißem Licht werden dagegen stark gedämpft, so dass mit zunehmender Verbindungslänge eine Farbveränderung am Faserausgang zu gelblichen oder rötlichen Farbtönen erfolgt. Mit derartigen Fasern ist somit eine Erfüllung der gesetzlich vorgeschriebenen minimalen Farbtemperatur des Weißlichts von 4.000 K nicht bei den für die Hindernisbefeuerung teilweise erforderlichen grollen Distanzen erreichbar.
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Es sind weiterhin auf Quarzglas beruhende Lichtwellenleiter bekannt, die auch für die Übertragung von Weißlicht mit weitgehend unverfälschtem Spektrum über große Distanzen geeignet sind. Derartige Glasfasern werden bislang lediglich in kurzen Längen in der Sensorik eingesetzt, was insbesondere darauf zurückzuführen ist, dass deren Herstellungskosten sehr hoch sind.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es möglich ist, ein Beleuchtungssystem für die Hindernisbefeuerung von Luftfahrthindernissen aufbauend auf derartigen Glasfasern aufzubauen, wobei erkannt wurde, dass die Installationskosten für das Beleuchtungssystem zwar regelmäßig deutlich über demjenigen eines konventionellen Beleuchtungssystems liegen werden, durch die erheblich geringere Ausfallwahrscheinlichkeit und die damit verbundenen deutlich geringeren Unterhaltskosten jedoch mittel- bis langfristig ein Kostenvorteil für das erfindungsgemäße, auf Glasfasern basierende Beleuchtungssystem erreicht werden kann.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems umfasst demnach zumindest eine Leuchte, die an einem Luftfahrthindernis in einer Beleuchtungshöhe angeordnet ist, die ausreichend hoch ist, um für Piloten von sich annähernden Flugzeugen als Warnung vor dem Luftfahrthinderniss zu dienen, eine davon beabstandete Lichtquelle und einen Lichtwellenleiter, der die Leuchte und die Lichtquelle verbindet und Licht von der Lichtquelle zu der Leuchte überträgt, wobei der Lichtwellenleiter Quarzglasfasern umfasst.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems ist zumindest eine der Leuchten dafür vorgesehen, weißes Licht auszusenden, wobei für die Übertragung des Lichts von der Lichtquelle zu der weißen Leuchte ein solcher Lichtwellenleiter mit Glasfasern, die einen Dämpfungsbelag für alle Spektralanteile des weißen Lichts von maximal 30 dB/km, vorzugsweise maximal 10 dB/km, aufweisen, eingesetzt wird. Für die weißen Leuchten kommen somit vorzugsweise die bekannten, bislang lediglich im Bereich der Sensorik eingesetzten Lichtwellenleiter zum Einsatz.
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Weiterhin kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem zumindest eine Leuchte aufweist, die für das Aussenden von rotem Licht vorgesehen ist, wobei für die Überlragung des Lichts zu der roten Leuchte ein Lichtwellenleiter mit Glasfasern, deren Dämpfungsbelag nicht für alle Spektralanteile des weißen Lichts bei maximal 30 dB/km, vorzugsweise maximal 10 dB/km, liegt, eingesetzt wird. Vielmehr können dort vorzugsweise die herkömmlichen, aus der Anwendung in der Informationstechnologie bekannten Glasfasern zum Einsatz kommen, da deren Verfälschung von weißem Licht für die roten Leuchten unproblematisch ist.
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Es kann somit vorgesehen sein, lediglich für die Übertragung des weißen Lichts zu den entsprechenden Leuchten die aus der Sensorik bekannten, hochwertigen und insbesondere teureren Glasfasern zu verwenden, während für die Übertragung des roten Lichts auch die konventionellen, aus der Informationstechnologie bekannten und relativ preiswerten Glasfasern eingesetzt werden können, da die Spektralverfälschung dieser Glasfasern nur für das weiße jedoch nicht für das rote Licht relevant ist.
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Um die insgesamt für die Hindernisbefeuerung des Luftfahrthindernisses erforderliche Lichtwellenleiterlänge zu reduzieren, kann vorgesehen sein, nicht sämtliche Leuchten einzeln über einen Lichtwellenleiter mit einer (oder mehreren) Lichtquelle zu verbinden. Vielmehr können mehrere Leuchten über einen Faserkoppler und einen (einzelnen) Lichtwellenleiter mit einer (einzelnen) Lichtquelle verbunden sein. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, sämtliche weißen Leuchten über einen (oder auch mehrere, jedoch weniger als weiße Leuchten vorhanden sind) Lichtwellenleiter mit einer weißen Lichtquelle zu verbinden und sämtliche roten Leuchten über einen (oder auch mehrere, jedoch weniger als rote Leuchten vorhanden sind) Lichtwellenleiter mit einer roten Lichtquelle zu verbinden.
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Als Lichtquelle(n) können sämtliche bekannten Leuchtmittel eingesetzt werden. Vorzugsweise kann jedoch vorgesehen sein, zumindest eine der Lichtquellen als Laser auszuführen. Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, Superkontinuumlaser als Lichtquelle für alle Leuchten, zumindest jedoch für die weißes Licht aussendenden Leuchten vorzusehen. Als Lichtquelle für die rotes Licht aussendenden Leuchten können auch Helium-Neon-Laser eingesetzt werden. RGB-Laser können ebenfalls geeignete Lichtquellen sein. Eine gute Alternative zu Lasern können auch Xenon-Gasentladungslampen darstellen.
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Das an dem der Lichtquelle zugewandten Ende des Lichtwellenleiters eingespeiste Licht verlässt diesen an dem anderen Ende strahlenförmig und in der Regel mit einem Strahlkegelwinkel von ca. 20° bis 30°. Ein solcher Lichtaustritt ist für die Hindernisbefeuerung von Luftfahrthindernissen zunächst ungeeignet, da diese der gesetzlich vorgeschriebenen Abstrahlcharakteristik für das Licht nicht entspricht. Es kann somit erforderlich sein, das Licht, das aus dem Lichtwellenleiter austritt, umzulenken, um die erforderliche Abstrahlcharakteristik zu erreichen. Hierzu kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Leuchte(n) ein optisches Ringprisma aufweistlaufweisen, das vorzugsweise direkt an das lichtauskoppelnde Ende des Lichtwellenleiters angeschlossen ist. Als Ringprisma wir erfindungsgemäß ein geometrischer Körper verstanden, der auf einem Prisma basiert, bei dem die Parallelverschiebung der vieleckigen Grundfläche entlang einer Kurve erfolgt, so dass sich ein vorzugsweise ringförmig geschlossener Körper ergibt. Über das optische Ringprisma kann eine seitliche, 360°-Abstrahlung des Lichts erreicht werden, die, insbesondere in Kombination mit einer das Ringprisma umgebenden Gürtellinse (d. h. einer zylindrischen Fresnel-Linse), der erforderliche Abstrahlcharakteristik entsprechen kann. Dabei hat die Grundfläche des Ringprismas vorzugsweise eine dreieckige Grundfläche oder eine viereckige Grundfläche, die einem Dreieck angenähert ist, aufweisen, wobei jeweils vorzugsweise die Außenseiten des Ringprismas parallel zu dessen Längsachse verlaufen. In einer alternativen, ebenfalls bevorzugten Ausführungsform weist das Ringprisma eine dreieckige oder einem Dreieck angenäherte, viereckige Grundfläche auf, wobei deren Außenseiten gekrümmt verlaufen.
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Eine alternative Ausführungsform einer Leuchte zur Erreichung der erforderlichen Abstrahlcharakteristik in Verbindung mit dem strahlförmigen Austritt des Lichts aus dem auskoppelnden Ende des Lichtwellenleiters kann auf einem ersten, konischen und auf (zumindest einem Teil) seiner Außenfläche verspiegelten Reflexionskörper und einem zweiten konischen, auf (zumindest einem Teil) seiner Außenfläche verspiegelten Reflexionskörper beruhen, wobei die Reflexionskörper beabstandet voneinander und sich mit ihren Schmalseiten gegenüberliegend angeordnet sind. Bei einer solchen Leuchte kann das lichtauskoppelnde Ende des Lichtwellenleiters in den Zwischenraum zwischen den Reflexionskörpern ragen und insbesondere koaxial bezüglich beider, zumindest jedoch bezüglich des dem lichtauskoppelnden Ende des Lichtwellenleiters gegenüberliegenden Reflexionskörper sein. Dieser Reflexionskörper ist dann vorzugsweise kegelförmig ausgebildet. Durch die Reflexion an dem Mantel des dem lichtauskoppelnden Ende des Lichtwellenleiters gegenüberliegenden Reflexionskörpers – gegebenenfalls in Verbindung mit einer weiteren Reflexion an dem zweiten Reflexionskörper – und insbesondere in Verbindung mit einem die Reflexionskörper umgebenden Gürtellinse kann die für die Hindernisbefeuerung von Luftfahrthindernissen erforderliche Abstrahlcharakteristik erreicht werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems weist die Leuchte eine Gürtellinse auf, die ein Reflexionselement mit einer kegel- oder kegelstumpfförmigen Reflexionsfläche umfasst, die so angeordnet ist, dass diese Licht empfängt und reflektiert, das von einem Lichtwellenleiter ausgesendet wird, der innerhalb der Leuchte endet, wobei das reflektierte Licht zu einer Innenfläche der Gürtellinse geleitet wird. Bei einer solchen Ausführungsform kann die Reflexionsfläche so angeordnet sein, dass diese das Licht empfängt, nachdem dieses durch ein (Ring-)Prisma geleitet wurde, wobei das reflektierte Licht wieder durch das (Ring-)Prisma in Richtung der Gürtellinse geleitet wird. Bei einer anderen derartigen Ausführungsform kann die Reflexionsfläche so angeordnet sein, dass diese das Licht empfängt, nachdem dieses durch einen Freiraum der Leuchte geleitet wurde. Die Reflexionsfläche definiert vorzugsweise eine Spitze, die zu einer Aufnahme für den Lichtwellenleiter ausgerichtet ist, so dass das reflektierte Licht so abgelenkt wird, dass dieses die Leuchte in alle seitlichen Richtungen verlässt.
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Sowohl die deutschen als auch die US-amerikanischen Vorschriften für die Hindernisbefeuerung von Luftfahrthindernissen sehen vor, dass die tatsächliche Funktion der an dem Luftfahrthindernis angeordneten Leuchten kontrolliert wird. Dies ist bei den konventionellen Beleuchtungssystemen auf einfache Weise durch eine simple Widerstandsmessung des elektrischen Systems möglich. Durch die Widerstandsmessung kann ermittelt werden, ob sämtliche Leuchten funktionsfähig sind oder ob zumindest eine der Leuchten nicht funktionsfähig ist. Diese Information ist ausreichend, um eine manuelle Überprüfung des entsprechenden Luftfahrthindernisses und eine Instandsetzung der defekten Leuchte(n) auszulösen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Beleuchtungssystem ist eine derartige Überprüfung nicht ohne weiteres möglich, da von der Funktion der Lichtquelle nicht auf einen tatsächlichen Lichtaustritt aus der (den damit über die Übertragungsmittel verbundene(n) Leuchte(n) geschlossen werden kann. Vielmehr erfordert die erfindungsgemäße Trennung zwischen Lichtquelle und Leuchte die vorzugsweise vorgesehene Anordnung einer Detektionsvorrichtung zur Ermittlung eines tatsächlichen Lichtaustritts aus den Leuchten. Eine solche Detektionsvorrichtung kann vorzugsweise eine Photodiode umfassen, über die eine beliebige Lichteinstrahlung in eine elektrische Spannung umgewandelt wird, die dann zur Ermittlung der Funktionsfähigkeit der Leuchte (Spannung liegt an) oder Nicht-Funktionsfähigkeit (keine Spannung liegt an) herangezogen werden kann. Die Leuchtdiode, die dazu gegenüber einer Fremdeinstrahlung von Licht abgeschirmt sein sollte, kann vorzugsweise für jede der Leuchten vorgesehen sein und diese kann insbesondere auch im Bereich der Leuchten, d. h. in teilweise großer Höhe an dem Luftfahrthindernis angeordnet sein. Die Übertragung der Überprüfungsspannung kann dann über kostengünstige stromführende Kabel zu einer Auswerteeinheit, die beispielsweise im Bereich des Bodens des Luftfahrthindernisses angeordnet sein kann, erfolgen. Damit stellt sich jedoch wiederum die Problematik, dass in großer Höhe des Luftfahrthindernisses ein elektrisches System installiert wird, das der Gefahr einer Beschädigung durch einen Blitzeinschlag ausgesetzt ist.
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Vorzugsweise kann daher vorgesehen sein, die Photodiode nicht in unmittelbarer Nähe zu den Leuchten sondern vielmehr vorzugsweise ebenfalls im Bereich des Fußes des Luftfahrhindernisses oder auch in einem größeren Abstand von dem Luftfahrthindernis selbst anzuordnen. Dabei kann vorgesehen sein, das von den Leuchten ausgestrahlte Licht ebenfalls über einen Lichtwellenleiter zu der Photodiode zu übertragen. Dies kann vorzugsweise – unabhängig davon, ob die Leuchten weißes oder rotes Licht aussenden – über konventionelle, aus der Informationstechnologie bekannte und preisgünstige Glasfasern erfolgen, da eine Verfälschung des Spektrums des übertragenen Lichts für die Ermittlung, ob die Leuchte funktionsfähig ist, unerheblich ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
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1: ein erfindungsgemäßes Luftfahrthindernis in einer schematischen Darstellung;
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2: in einer schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßes Beleuchtungssystem zur Hindernisbefeuerung des Luftfahrthindernisses gemäß 1;
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3: in einer schematischen Darstellung eine zweite Ausführungsform eines Beleuchtungssystems zur Hindernisbefeuerung des Luftfahrthindernisses gemäß 1;
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4: in einer schematischen Darstellung eine dritte Ausführungsform eines Beleuchtungssystems zur Hindernisbefeuerung des Luftfahrthindernisses gemäß 1;
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5: in einer schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform einer Leuchte zur Verwendung in den Beleuchtungssystemen gemäß den 2 bis 4;
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6: in einer schematischen Darstellung eine zweite Ausführungsform einer Leuchte zur Verwendung in den Beleuchtungssystemen gemäß den 2 bis 4;
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7: in einer schematischen Darstellung eine dritte Ausführungsform einer Leuchte zur Verwendung in den Beleuchtungssystemen gemäß den 2 bis 4.
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Die 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Luftfahrthindernis in Form eines Funkmasts 1. Ein solcher Funkmast 1 kann eine Höhe von teilweise mehreren hundert Metern erreichen. Der Funkmast 1 ist mit einem erfindungsgemäßen Beleuchtungssystem ausgestattet, das der Hindernisbefeuerung dient. Das Beleuchtungssystem basiert auf einer Vielzahl von in unterschiedlichen Höhen an dem Funkmast angeordneten Leuchten 2, 3, 4. Dabei kommen insgesamt drei unterschiedliche Arten von Leuchten zum Einsatz, die den drei, im Anhang 14: „Aerodromes” des US-amerikanischen ICAO-Standards beschriebenen Typen entsprechen. Bei dem ersten Leuchten-Typ (2; Low Intensity, Type B) handelt es sich um Leuchten für Dauerrotlicht geringer Intensität für die Hindernisbeleuchtung bei Nacht und in der Dämmerung, bevorzugt zur Hervorhebung der Außenkonturen des Luftfahrthindernisses. Bei dem zweiten Leuchten-Typ (3; Medium Intensity, Type A) handelt es sich um Leuchten, die weißes Blinklicht ausstrahlen, welches bei Tageslicht eine Lichtstärke von > 20.000 cd und nachts > 2.000 cd aussendet, wobei die Farbtemperatur des Lichts zwischen 4.000 K und 8000 K beträgt. Der dritte Leuchten-Typ (4; Medium Intensity, Type B) senden ein rotes Blinklicht aus, welches nachts mit einer Lichtstärke > 2.000 cd leuchtet.
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Bei dem Funkmast 1 gemäß der 1 sind die zweiten und dritten Leuchten-Typen 3, 4 in einem gemeinsamen Beleuchtungskörper zusammengefasst (vgl. 2). Ebenso ist es möglich, diese Leuchten-Typen 3, 4 in separaten Beleuchtungskörpern auszubilden (vgl. 3 und 4).
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Die 2 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems, wie dies bei einem Luftfahrthindernis gemäß der 1 zum Einsatz kommen kann. Das dort dargestellte Beleuchtungssystem basiert auf einer Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen den einzelnen Leuchten 2, 3, 4 und den dazugehörigen Lichtquellen 5, die als LEDs ausgebildet sind und im Bereich des Fußes des Funkmastes 1 gemäß 1 angeordnet werden können. Dies bedeutet, dass jede der Leuchten 2, 3, 4 über einen eigenen Lichtwellenleiter 6 mit einer eigenen Lichtquelle 5 verbunden ist. Dabei senden die mit den weißen Leuchten 3 verbundenen Lichtquellen 5 weißes Licht und die mit den roten Leuchten 2, 4 verbundenen Lichtquellen rotes Licht aus.
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Bei der Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems gemäß der 3 ist dagegen vorgesehen, mehrere rote Leuchten 2, 4 und mehrere weiße Leuchten 3 jeweils über einen Faserkoppler 7 (z. B. passive 1:N-Leistungsteiler) miteinander zu verbinden und diesen Faserkoppler 7 dann eingangsseitig über jeweils einen Lichtwellenleiter 6 mit einer entsprechenden Lichtquelle 5 (LED) zu verbinden. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, nur zwei (eine rote und eine weiße) Lichtquellen 5 einzusetzen und das von diesen ausgesendete Licht über jeweils nur einen Lichtwellenleiter 6 in die Nähe der in teilweise großer Höhe an dem Luflfahrthinderniss befestigten Leuchten 2, 3, 4 zu leiten. Dort kann das Licht dann auf mehrere, zu den einzelnen Leuchten 2, 3, 4 führende Lichtwellenleiter 6 verteilt werden.
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Bei der Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems gemäß der 4 kommt entsprechend der Ausführungsform gemäß der 2 eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen den einzelnen Leuchten 2, 3, 4 und den dazugehörigen Lichtquellen 5 zum Einsatz, wobei abweichend dazu eine strukturierte Verbindung mit separierten Teilnetzen in vertikaler und horizontaler Ausrichtung aufgebaut Ist. Dabei kann ausgehend von der in der EN 50173-x-Normenserie beschriebenen, anwendungsneutralen Verkabelungstopologie ein vielseitig zu konfigurierendes Verbindungsystem aufgebaut werden. Diese Topologie ist besonders dann gut geeignet, wenn die Positionen der Leuchten 2, 3, 4 an dem Luftfahrthinderniss häufiger geändert werden. Auf den einzelnen horizontalen Ebenen eines Luftfahrthindernisses, an denen Leuchten 2, 3, 4 positioniert sind, sind Unterverteiler 16 vorgesehen, an denen die Lichtwellenleiter 6 für die Leuchten 2, 3, 4 angesteckt werden.
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In der 5 ist eine erste Ausführungsform einer Leuchte 2, 3, 4 zur möglichen Verwendung bei den erfindungsgemäßen Beleuchtungssystemen gemäß den 2 bis 4 dargestellt. Die Leuchte 2, 3, 4 umfasst ein Leuchtengehäuse 8, das zumindest teilweise in Form einer Gürtellinse 9 ausgebildet ist. Innerhalb des von der Gürtellinse 9 ausgebildeten Innenraums ist (relativ zentral) ein optisches (d. h. ein aus einem optisch transparenten und insbesondere Quarzglas bestehendes) Ringprisma 10 angeordnet. Die Grundfläche des Ringprismas ist als ein an ein Dreieck angenähertes Viereck ausgebildet, d. h. die auf der Längsachse des Ringprismas 10 liegenden Ecken des Vierecks liegen vergleichsweise nah beieinander. Die die Außenflächen des Ringprismas 10 ausbildende Seite der Grundfläche verläuft parallel zu der Längsachse des Ringprismas 10. An der Unterseite des Ringprismas 10 ist das auskoppelnde Ende eines Lichtwellenleiters 6 angekoppelt. Das aus dem Lichtwellenleiter 6 austretende Licht wird in dem Ringprisma 10 größtenteils zunächst reflektiert und dann gebrochen, wodurch in Verbindung mit der das Ringprisma 10 umgebenden Gürtellinse 9 eine den gesetzlichen Anforderungen entsprechende Abstrahlcharakteristik des Lichts erreicht werden kann. Dabei wird der Hauptanteil der Lichtintensität durch das Ringprisma 10 zylindersymmetrisch in einen begrenzten Öffnungswinkel verteilt. Die Lichtstrahlen werden danach durch die die Außenkontur der Leuchte bestimmende Gürtellinse 9 fokussiert, um die geforderte Abstrahlcharakteristik einzuhalten. Verschiedene entsprechende Strahlengänge sind in der 5 beispielhaft dargestellt. Eine weitere Verbesserung der Abstrahlcharakteristik des Ringprismas kann dadurch erreicht werden, dass die (dem Lichtwellenleiterende gegenüberliegende) Oberfläche des Ringprismas 10 verspiegelt ist, wodurch sicher gestellt werden kann, dass die Lichtstrahlen auch bei ungünstigen Einfallwinkeln an dieser Grenzfläche reflektiert werden und dort das Ringprisma nicht verlassen (wie dies als gestrichelte Alternative (ohne Verspiegelung) für zwei Strahlengänge gezeigt ist).
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Die in der 6 dargestellte Ausführungsform einer Leuchte 2, 3, 4 unterscheidet sich von derjenigen der 5 lediglich in der anderen Form der Grundfläche des verwendeten Ringprismas. Auch dort kommt eine an ein Dreieck angenäherte, viereckige Grundfläche zum Einsatz, bei der jedoch die die Außenfläche ausbildende Seite gekrümmt (um eine Achse, die senkrecht zur Längsachse des Ringprismas verläuft) ausgebildet ist. Dadurch wird eine andersartige, ebenfalls geeignete Abstrahlcharakteristik erreicht. Auch bei dieser Ausführungsform besteht die Möglichkeit, die Oberfläche des Ringprismas zu verspiegeln, um eine (nahezu) vollständige Reflexion der aus dem Lichtwellenleiter unter verschiedenen Winkeln austretenden Lichtstrahlen zu erreichen.
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Bei der Ausführungsform einer Leuchte für ein erfindungsgemäßes Beleuchtungssystem gemäß der 7 sind innerhalb eines eine Gürtellinse 9 umfassenden Leuchtengehäuses 8 zwei kegel- bzw. kegelstumpfförmige Reflexionskörper 11, 12 angeordnet, die – in koaxialer Ausrichtung bezüglich ihrer Längsachsen – gegenüberliegend angeordnet sind, wobei sich die Spitzen bzw. Schmalseiten der Reflexionskörper 11, 12 gegenüberliegen. Die Mäntel der beiden Reflexionskörper 11, 12 sind verspiegelt, um eine möglichst verlustfreie Reflexion des aus einem auskoppelnden Ende eines Lichtwellenleiters 6 austretenden Lichts zu erreichen. Der Lichtwellenleiter ragt dabei durch eine Durchgangsöffnung in dem zweiten, unteren Reflexionskörper 12 in möglichst koaxialer Lage zu den beiden Reflexionskörpern 11, 12 in den zwischen diesen ausgebildeten Freiraum. Das aus dem auskoppelnden Ende des Lichtwellenleiters mit einem Strahlkegelwinkel von 20° bis 30° austretende Licht wird an dem ersten Reflexionskörper 11 reflektiert und dann direkt oder unter einer erneuten Reflexion an dem zweiten Reflexionskörper 12 durch die Gürtellinse 9 ausgestrahlt.
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Die in den 5 bis 7 dargestellten Ausführungsformen für Leuchten 2, 3, 4 eignen sich für alle drei bei dem erfindungsgemäßen Luftfahrthindernis eingesetzten Leuchten-Typen.
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Um die Handhabung bzw. Montage der erfindungsgemäßen Beleuchtungssysteme zu verbessern, können die Lichtquellen 5, Faserkoppler 7, Leuchten 2, 3, 4 und/oder die Unterverteiler 16 mit einem oder mehreren Steckverbindungsanschlüssen 15 für die Lichtwellenleiter 6 versehen sein. Dadurch können insbesondere die Verlegung der Lichtwellenleiter 5 und die Installation der Faserkoppler, 7 der Unterverteiler 16 und/oder der Leuchten 2, 3, 4 getrennt durchgeführt werden. Die Steckverbindungen können beispielsweise den aus der optischen Datenübertragung bekannten, standardisierten Lichtwellenleiter-Stecksystemen entsprechen. Dabei können die Lichtwellenleiter 6 über eine wasser- und staubdichte Durchführung in das jeweilige Gehäuse eingeführt werden; die Steckung selbst erfolgt dann in dem Gehäuse. Alternativ können nicht-standardisierte wasser- und staubdichte Lichtwellenleiterstecksysteme eingesetzt werden, welche auch an einer Gehäuseaußenwand angeschlossen werden können. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, die Lichtwellenleiter in einzelnen Segmenten auszuführen, die wiederum vorzugsweise über entsprechende Steckverbindungen miteinander verbunden sind.
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Sämtliche der in den Beleuchtungssystemen der 2 bis 4 dargestellten Leuchten 2, 3, 4 sind mit einer separaten Detektionsvorrichtung zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit ausgestattet, wobei eine solche lediglich in der 2 und dort lediglich für die rechte Leuchte 2 dargestellt ist. Diese Detektionsvorrichtung umfasst eine Vorrichtung 13 um das von der jeweiligen Leuchte 2, 3, 4 ausgesendete Licht in einen Lichtwellenleiter 6 einzukoppeln, über den das Licht dann bis zu einer Photodiode geleitet wird, die bei einem Lichteinfall eine Spannung erzeugt. Das Anliegen einer Spannung (ausreichender Höhe) ist dann gleichbedeutend mit einer Funktion der jeweiligen Leuchte 2, 3, 4, was mittels einer entsprechenden Steuervorrichtung (nicht dargestellt) automatisiert überprüft werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- US-amerikanischen ICAO-Standard, Anlage 14: „Aerodromes” [0002]
- EN 50173-x-Normenserie [0043]