Intensitätsstufe in der Flughafenbeleuchtung

Definition und Zweck

Die Intensitätsstufe ist ein grundlegendes Konzept der Flughafenbeleuchtung und bezeichnet diskrete, voreingestellte Helligkeitsniveaus innerhalb von Start-, Rollbahn-, Anflug- und Hindernisbeleuchtungssystemen. Jede Intensitätsstufe ist als Prozentsatz der maximal zertifizierten Lichtleistung des Beleuchtungskörpers definiert, wie von ICAO Anhang 14, ICAO Doc 9157 Teil 4 und FAA AC 150/5345-46 vorgeschrieben. Diese Stufen sind entscheidend, um visuelle Hilfen an wechselnde betriebliche und Umweltbedingungen – wie Nebel, Regen, Nacht oder helles Tageslicht – anzupassen, damit das Situationsbewusstsein der Piloten erhalten bleibt und höchste Sicherheitsstandards gewährleistet werden.

Moderne Flughafenbeleuchtungssysteme integrieren diese Stufen in ihre Steuerkreise, sodass Fluglotsen und Flughafenbetreiber das jeweils passende Helligkeitsniveau für die aktuellen Bedingungen auswählen können. Diese Flexibilität erhöht nicht nur die Sicherheit durch Vermeidung von Unterbeleuchtung oder Blendung, sondern optimiert auch den Energieverbrauch und die Wartungsintervalle.

Lichtstärke

Die Lichtstärke misst die Menge des in eine bestimmte Richtung abgestrahlten sichtbaren Lichts und wird in Candela (cd) angegeben. In der Flughafenbeleuchtung stellt dieses objektive Maß sicher, dass visuelle Hilfen unter allen Anflug- und Rollbedingungen für Piloten ausreichend sichtbar sind. ICAO- und FAA-Standards schreiben Mindestlichtstärken für bestimmte Winkelsektoren vor, die durch präzise photometrische Prüfungen nachgewiesen werden. Entscheidend ist, dass jede Intensitätsstufe ihren festgelegten Wert innerhalb der geregelten Toleranzen über die gesamte Lebensdauer des Beleuchtungskörpers aufrechterhält und dabei Alterung sowie Umwelteinflüsse berücksichtigt werden.

Wahrgenommene Helligkeit

Während Lichtstärke objektiv messbar ist, ist die wahrgenommene Helligkeit subjektiv – sie hängt ab von der Anpassung des Auges, dem Hintergrundkontrast, der Lichtfarbe und den atmosphärischen Bedingungen. Ein Licht von 1000 cd kann in einer dunklen Nacht viel heller erscheinen als in der Dämmerung. Da LEDs eine höhere Farbsättigung haben, wirken sie bei gleicher Lichtstärke oft heller als Glühlampen. Regulierungsbehörden tragen dem Rechnung, indem sie neben der Lichtstärke auch Farbbereiche und Winkelverteilungen vorschreiben, um sicherzustellen, dass jede Stufe funktional wirksam und sicher für Piloten ist.

Nichtlineare Stufenprogression

Eine nichtlineare Stufenprogression stellt sicher, dass jede Intensitätsstufe einer wahrnehmbaren Helligkeitsänderung entspricht, passend zur logarithmischen Reaktion des menschlichen Auges (Weber-Fechner-Gesetz). Typische Fünf-Stufen-Systeme verwenden Stufen bei 100 %, 25 %, 5 %, 1 % und 0,2 % der maximalen Leistung, jeweils mit einer Toleranz von ±20 %. Dieses Design sorgt für deutlich spürbare Unterschiede zwischen benachbarten Stufen, insbesondere bei niedrigen Helligkeitswerten, verhindert Pilotenverwirrung und unterstützt nahtlose visuelle Übergänge – auch wenn sich die Beleuchtungstechnologien weiterentwickeln.

ICAO- und FAA-Standards für Intensitätsstufen

ICAO- und FAA-Standards schaffen weltweit einheitliche Intensitätsstufen in der Flughafenbeleuchtung:

• ICAO Anhang 14 & Doc 9157: Empfehlen fünf Stufen für Hoch-/Mittelintensitätsbeleuchtung (100 %, 25 %, 5 %, 1 %, 0,2 %) und drei für Rollbahn-/Basissysteme (100 %, 30 %, 10 %), jeweils mit ±20 % Toleranz.
• FAA AC 150/5345-46 & EB 67D: Spiegeln die ICAO-Vorgaben, können aber niedrigere Minimalwerte (bis zu 0,15 % bei LEDs) vorgeben und verlangen bei LED-Leuchten stufenloses Dimmen zur Nachbildung des Glühverhaltens.

Diese harmonisierten Standards sichern Interoperabilität, Vertrautheit für Piloten und einen sicheren Betrieb unter allen Bedingungen.

Fünf- und Drei-Stufen-Beleuchtungssysteme

• Fünf-Stufen-Systeme: Standard für Startbahnen und wichtige Lichter. Stufen: 100 %, 25 %, 5 %, 1 %, 0,2 %.
• Drei-Stufen-Systeme: Für Rollbahnen und weniger kritische Anwendungen. Stufen: 100 %, 30 %, 10 %.

Jede Stufe passt zu spezifischen Betriebsszenarien – von maximaler Helligkeit bei schlechter Sicht bis zu energiesparenden niedrigen Stufen bei klaren Bedingungen.

Intensitätsstufenwerte und Toleranzen

Toleranzen von ±20 % erlauben geringe Abweichungen durch Fertigung, Alterung oder Spannungsschwankungen und werden durch strenge photometrische Prüfungen bestätigt.

Anwendung auf verschiedene Lichtarten

Intensitätsstufen werden angewendet auf:

• Startbahnrand-, Mittellinien-, Schwellen- und Anfluglichter: Immer fünfstufig für präzise Sichtbarkeitssteuerung.
• Rollbahnlichter: Drei- oder fünfstufig, je nach Flughafenkomplexität.
• Hindernislichter: Nutzen Tag-/Nachtstufen für Sichtbarkeit bei gleichzeitiger Blendungs- und Lichtverschmutzungsminimierung.

Lichtsteuerungs- und Überwachungssysteme (ALCMS) integrieren diese Funktionen, häufig mit Echtzeit-Sensoreingaben oder manuellen ATC-Anpassungen.

Glüh- vs. LED-Beleuchtungssysteme

Glühlampe

• Die Intensitätssteuerung erfolgt durch Reduktion des Glühfadensstroms, was sowohl die Lichtleistung als auch die Farbe verändert (weiß zu gelblich).
• Dimmen über Strom-/Spannungsänderungen; bewährte, aber energieineffiziente und wartungsintensive Technik.

LED

• Elektronische Steuerung (PWM oder Stromregelung) ermöglicht stabile Farbtreue auf allen Stufen.
• LEDs erscheinen bei gleicher Lichtstärke heller aufgrund der Farbreinheit, daher werden oft niedrigere Stufen gewählt.
• FAA EB 67D fordert stufenloses Dimmen für LEDs zur Nachbildung der Glühwahrnehmung.

Farbstabilität, Chromatizität und Konformität

Die Flughafenbeleuchtung muss neben der Intensität auch eine präzise Farbe beibehalten. Glühlampensysteme erlauben eine Farbverschiebung innerhalb der Normgrenzen; LEDs müssen auf allen Stufen farbstabil bleiben. Die Einhaltung wird durch photometrische und chromatizitätsbezogene Prüfungen sichergestellt, sodass jedes Leuchtmittel stets internationalen Standards entspricht.

Auswahl der Intensitätsstufe im Betrieb

Die Auswahl der Stufen erfolgt durch:

• Sicht- und Wetterbedingungen
• Umgebungslicht (Nacht/Tag/Dämmerung)
• Betriebsstatus von Start- oder Rollbahnen
• Pilotenanfragen

Fortschrittliche Systeme können die Stufenauswahl anhand von Sensordaten automatisieren und so Sicherheit, Effizienz und Pilotenkomfort ausbalancieren.

Photometrische Prüfung und Qualitätssicherung

Beleuchtungskörper werden in allen Stufen und Winkeln photometrisch geprüft, um die Einhaltung von Intensitäts-, Chromatizitäts- und Progressionsstandards zu bestätigen. Laufende Wartung und Audits sind, besonders bei LEDs, vorgeschrieben, um unsichere Abweichungen zu verhindern.

Konstantstromregler (CCR)

CCRs liefern einen stabilen Strom an Beleuchtungskreise und ermöglichen konsistente Lichtleistung auf jeder Stufe. Moderne CCRs sind programmierbar, reagieren schnell auf Steuerbefehle und sind für Reihenschaltungen unverzichtbar. Bei LEDs müssen CCRs auch Einschaltströme beherrschen und stufenloses Dimmen unterstützen.

Hindernisbefeuerung und Intensitätsstufen

Hindernislichter nutzen Intensitätsstufen, um bei allen Bedingungen auffällig zu bleiben:

• Hohe Intensität am Tag für Sichtbarkeit vor hellen Hintergründen
• Niedrige Intensität nachts zur Blendungs- und Lichtverschmutzungsminimierung
• Automatische Umschaltung durch Dämmerungsschalter oder Timer; Einhaltung von ICAO-/FAA-Blinkmustern und -Farben ist verpflichtend

Energieverbrauch und Wartungsoptimierung

Die Wahl niedrigerer Intensitätsstufen reduziert Energieverbrauch, Wärmeentwicklung und Bauteilverschleiß – besonders relevant bei LEDs. Dies optimiert Betriebskosten, verlängert die Lebensdauer und minimiert Wartungsunterbrechungen – und das alles bei weiterhin hoher Sicherheit.

Typische Anwendungsfälle

• Nachbetrieb bei schlechter Sicht: Maximale Intensität für Anflug-/Startbahnlichter
• Klare Nacht mit LEDs: Niedrigere Stufen zur Blendungsreduzierung
• Pilotengesteuerte Anpassung: ATC passt Stufen nach Pilotenfunkwunsch an
• Hindernisbefeuerung: Automatische Tag-/Nachtstufenwechsel zur Gefahrenmarkierung

Regulatorische Dokumente

• ICAO Anhang 14 – Flugplätze, Band I
• ICAO Doc 9157, Teil 4 – Handbuch Flugplatzgestaltung: Visuelle Hilfen
• FAA AC 150/5345-46 – Spezifikation für Start- und Rollbahnbeleuchtung
• FAA Engineering Brief 67D – LED-Beleuchtung
• CAP AGA 21 – Flugplatzbeleuchtungsintensität

Übersichtstabelle: Schlüsselbegriffe

Verwandte Schlüsselwörter

Lichtintensität, Federal Aviation Administration (FAA), ICAO, Beleuchtungssysteme, Lichtstärke, Flughafenbetrieb, Flugfeldbeleuchtung, Hindernisbefeuerung, Sichtverhältnisse, Start-/Rollbahnbeleuchtung, Helligkeitsstufen, visuelle Hilfen am Flughafen, Wetterbedingungen, Beleuchtungsintensität, Flughindernisse.

Weiterführende Literatur

• FAA AIM, Kapitel 2 – Flugbefeuerung und andere visuelle Hilfen auf Flughäfen
• ICAO Doc 9157, Teil 4 – Handbuch Flugplatzgestaltung: Visuelle Hilfen
• FAA AC 150/5345-46 – Spezifikation für Start- und Rollbahnbeleuchtung
• FAA Engineering Brief 67D – LED-Lichtquellen für Flugfeldbeleuchtung
• ICAO Anhang 14 – Flugplätze, Band I

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