CN102052601B - 一种双向发光的跑道边灯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双向发光的跑道边灯，包括灯罩和灯座，所述灯罩内设置有用于固定光源的散热灯架，散热灯架连接灯座，还包括至少一个固定在散热灯架上的黄光LED光源和相应的白光LED光源；白光LED光源与黄光LED光源的出射光线均与同一平面夹角为2°～5°，且两出射光线的夹角大于90°小于180°；白光LED光源的光路上设置有第一菲涅尔透镜；黄光LED光源的光路上设置有第二菲涅尔透镜。本发明的跑道边灯的结构简单，且能节约能源，同时LED光源的寿命可长达50000h，解决了机场频繁更换光源的问题。

Description

一种双向发光的跑道边灯

技术领域

本发明涉及一种照明灯具，尤其涉及一种双向发光的跑道边灯。

背景技术

跑道边灯是为飞行员在日间和夜间飞行(包括起飞和降落)时能够识别跑道边界的一种引导灯具，该灯具为双向发光灯具，且灯具在光强、角度和颜色上均有严格要求。

传统的跑道边灯一般以卤钨灯作为光源，卤钨灯的光源是白色光，而跑道边灯需要的是黄色和白色光线，因此需再加装黄色滤光片，通过滤光片吸收其它波长的光去获得黄光，使得灯具结构复杂，且浪费了较多被吸收的光能量。同时卤钨灯为整个空间4π立体角发光，而跑道边灯只需要相反方向的两侧光，其光通利用率低。且卤钨灯的光效低，约15-20lm/W，对能源浪费较多，其寿命也仅有1500小时，机场一般5～6个月就需更换一次光源，耗费的成本较高。

LED光源作为一种单色性好、光照效率高、成本低的照明光源，目前普遍的被使用。现有的采用LED作为光源的跑道边灯，一般是采用凸形配光镜及反光镜进行配光，结构复杂，且还必须采用反光体等结构，发散角度较大，增加了光的反射损失，降低了光利用率。且管线的出射光角度较大，不能很好的满足助航灯国际/国家标准中对跑道边灯的光束角度的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种光能利用率高、光线出射角度符合实际需求、结构简单、成本低的双向发光的跑道边灯。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

构造一种双向发光的跑道边灯，包括灯罩和灯座，所述灯罩内设置有用于固定光源的散热灯架，所述散热灯架连接所述灯座，其中，还包括至少一个固定在所述散热灯架上的黄光LED光源和相应的白光LED光源；

所述白光LED光源与所述黄光LED光源的出射光线与同一平面夹角均为2°～5°，且两出射光线的夹角大于90°，小于180°；

所述白光LED光源的光路上设置有第一菲涅尔透镜，用于折射所述白光LED光源发出的光线，实现白光照明；

所述黄光LED光源的光路上设置有第二菲涅尔透镜，用于折射所述黄光LED光源发出的光线，实现黄光照明。

本发明所述的跑道边灯，其中，所述散热灯架上设置有两个所述黄光LED光源和两个所述白光LED光源；

两个所述黄光LED光源的主光轴夹角为1°～10°；两个所述白光LED光源的主光轴夹角为1°～10°；

所述第一菲涅尔透镜由两个呈170°～179°角连接的菲涅尔透镜组成，分别用于折射两个所述白光LED光源发出的光线；

所述第二菲涅尔透镜由两个呈170°～179°角连接的菲涅尔透镜组成，分别用于折射两个所述黄光LED光源发出的光线。

本发明所述的跑道边灯，其中，所述散热灯架至少包括相对的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面和第二侧面相交、或所述第一侧面的延伸面与所述第二侧面的延伸面相交；其中，

所述第一侧面向外凸起，形成夹角为170°～179°的第一上折面和第一下折面；所述第二侧面向外凸起，形成夹角为170°～179°的第二上折面和第二下折面；

两个所述白光LED光源分别固定在第一上折面和第一下折面上，两个所述黄光LED光源分别固定在第二上折面和第二下折面上。

本发明所述的跑道边灯，其中，两个所述黄光LED光源的主光轴夹角，和两个所述白光LED光源的主光轴夹角均为5°。

本发明所述的跑道边灯，其中，所述散热灯架上设置有四个呈矩形排列的所述黄光LED光源，包括第一黄光LED光源、第二黄光LED光源、第三黄光LED光源和第四黄光LED光源；

以及四个呈矩形排列的所述白光LED光源，包括第一白光LED光源、第二白光LED光源、第三白光LED光源和第四白光LED光源；

所述第一黄光LED光源和第二黄光LED光源的主光轴夹角，和所述第三黄光LED光源和第四黄光LED光源的主光轴夹角均为1°～10°；

所述第一白光LED光源和第二白光LED光源的主光轴夹角，和所述第三白光LED光源和第四白光LED光源的主光轴夹角均为1°～10°；

所述第一菲涅尔透镜由四个呈矩形排列的菲涅尔透镜组成，其中两个呈170°～179°角连接，用于折射第一白光LED光源和第二白光LED光源发出的光线；另外两个也呈170°～179°角连接，用于折射第三白光LED光源和第四白光LED光源发出的光线；

所述第二菲涅尔透镜由四个呈矩形排列的菲涅尔透镜组成，其中两个呈170°～179°角连接，用于折射第一黄光LED光源和第二黄光LED光源发出的光线；另外两个也呈170°～179°角连接，用于折射第三黄光LED光源和第四黄光LED光源发出的光线。

本发明所述的跑道边灯，其中，所述散热灯架至少包括相对的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面和第二侧面相交、或所述第一侧面的延伸面与所述第二侧面的延伸面相交；其中，

所述第一侧面向外凸起，形成夹角为170°～179°的第一上折面和第一下折面；所述第二侧面向外凸起，形成夹角为170°～179°的第二上折面和第二下折面；

第一白光LED光源和第三白光LED光源固定在第一上折面上，第二白光LED光源和第四白光LED光源固定在第一下折面上；

第一黄光LED光源和第三黄光LED光源固定在第二上折面上，第二黄光LED光源和第四黄光LED光源固定在第二下折面上。

本发明所述的跑道边灯，其中，所述第一黄光LED光源和第二黄光LED光源的主光轴夹角，和所述第三黄光LED光源和第四黄光LED光源的主光轴夹角均为5°；

所述第一白光LED光源和第二白光LED光源的主光轴夹角，和所述第三白光LED光源和第四白光LED光源的主光轴夹角均为5°。

本发明所述的跑道边灯，其中，所述白光LED光源与所述黄光LED光源的出射光线与同一平面夹角均为3.5°。

本发明所述的跑道边灯，其中，所述散热灯架为铝制的散热灯架。

本发明利用LED光源好的单色性、良好的光效性，通过采用单色LED作为跑道边灯的光源，并采用菲涅尔组合透镜进行配光，使得跑道边灯的结构简单，为灯具设计制作及维修提供了方便，且能节约能源，可为飞机场节省大量的电费支出。同时LED光源的寿命可长达50000h，解决了机场频繁更换光源的问题。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的跑道边灯结构示意图；

图2是本发明实施例的跑道边灯装配示意图；

图3是本发明实施例的第一菲涅尔透镜正面示意图；

图4是本发明实施例的第一菲涅尔透镜的左视图；

图5是本发明实施例的白光LED光源光路原理图；

图6是本发明实施例的散热灯架主视图；

图7是本发明实施例的散热灯架左视图；

图8是图6中光路出射后形成光斑示意图；

图9是图8中A线上光强度示意图；

图10是图8中B线上光强度示意图。

具体实施方式

下面结合图示，对本发明的优选实施例作详细介绍。

本发明实施例的双向发光的跑道边灯结构如图1所示，其装配结构图如图2所示，包括灯罩10和灯座40，灯罩10可以是采用透明或半透明的材料制成。在灯罩10内设置有用于固定光源的散热灯架50，散热灯架50连接在灯座40上。散热灯架50可以采用铝制成，也可以采用其他易于散热且具有一定刚性的材料制成，一方面能用于固定光源，另一方面也能很好的将光源在灯罩10内产生的热量传递至灯座40，从而达到散热的目的，延长照明灯具的使用寿命。在散热灯架50上至少固定有一个黄光LED光源31和相应的白光LED光源32，分别用于产生白光和黄光，以满足跑道边灯的要求。

在白光LED光源31的光路上设置有第一菲涅尔透镜21，用于折射白光LED光源发出的光线，实现白光照明。黄光LED光源32的光路上设置有第二菲涅尔透镜22，用于折射黄光LED光源发出的光线，实现黄光照明。灯罩10罩在散热灯架50及固定在其上的LED光源和相应的菲涅尔透镜外，光线通过透明或半透明的灯罩透射出。

由于飞行员在降落在跑道上之前，飞机是处于倾斜的状态，飞行员的视角与水平面或地平线呈一定的夹角，因此，固定在散热灯架50上的白光LED光源31与黄光LED光源32的出射光线与同一平面均呈2°～5°夹角，优选采用3.5°的夹角，以满足跑道边灯出射光线的需求。该同一平面可以是水平面或地平面，使得飞行员在飞机降落在跑道前，能最大程度的看清跑道。

同时，由于跑道两边一般都会设置跑道边灯，每个跑道边灯发出的黄光和白光都要求朝跑道的同一侧发光，以最大限度的利用光能，提高照明度。因此，固定在散热灯架50上的白光LED光源31与黄光LED光源32出射光线的夹角大于90°并小于180°，使得最终形成的黄光光斑和白光光斑能落在跑道的同一侧，以满足跑道边灯的照明标准。

根据一般LED光源的光强度，和跑道边灯的照明光强度需求，本实施例中，优选在散热灯架上设置两个黄光LED光源和两个白光LED光源。但是由于采用两个LED光源后，很难形成跑道边灯需要的椭圆形光斑，本实施例中对相同的两个LED光源的主光轴方向进行了调整，其中两个黄光LED光源的主光轴夹角为1°～10°，优选采用5°，两个白光LED光源的主光轴夹角也为1°～10°，优选采用5°。

第一菲涅尔透镜21由两个呈170°～179°夹角，优选采用175°夹角，连接的菲涅尔透镜连接组成，分别用于折射两个白光LED光源发出的光线。同样地，第二菲涅尔透镜也由两个呈与相应的LED光源的主光轴夹角相互补的角度连接的菲涅尔透镜组成，一般为170°～179°，优选采用175°角，分别用于折射两个黄光LED光源发出的光线，使得每两个相同的LED光源出射后能形成符合标准的光斑。

为配合LED光源需要的固定角度，散热灯架50至少包括相对的第一侧面51和第二侧面52，如图6所示，第一侧面51和第二侧面52相交、或第一侧面51的延伸面与第二侧面52的延伸面相交。其中，如图6所示，第一侧面51向外凸起，形成夹角为170°～179°的第一上折面511和第一下折面512；第二侧面52也向外凸起，形成夹角为170°～179°的第二上折面521和第二下折面522。两个白光LED光源分别固定在第一上折面511和第一下折面512上，两个黄光LED光源分别固定在第二上折面521和第二下折面522上。

也可根据照明强度的需求，在散热灯架50上的相对的两侧分别固定四个、六个或八个等偶数个呈矩形排列的LED光源，如图7所示。每增加的两个LED光源都与以上所描述的两个相同的LED光源的发光角度相同，并且同一侧的偶数个LED光源出射后经同样数目的菲涅尔透镜折射，如图5所示，形成符合跑道边灯标准要求的椭圆形光斑。

下面以在散热灯架上相对的两侧分别设置四个相同的LED光源为例进行说明。如图6所示，四个呈矩形排列的白光LED光源设置在散热灯架的第一侧面，包括第一白光LED光源311、第二白光LED光源312、第三白光LED光源313和第四白光LED光源314。其中，第一白光LED光源311和第三白光LED光源313固定在第一上折面511上，第二白光LED光源312和第四白光LED光源314固定在第一下折面512上。

如图6所示，四个呈矩形排列的黄光LED光源设置在散热灯架的第二侧面上，包括第一黄光LED光源321、第二黄光LED光源322、第三黄光LED光源323和第四黄光LED光源324。其中，第一黄光LED光源321和第三黄光LED光源323固定在第二上折面521上，第二黄光LED光源322和第四黄光LED光源324固定在第二下折面522上。

根据前面的描述，第一黄光LED光源311和第二黄光LED光源312的主光轴夹角、与第三黄光LED光源313和第四黄光LED光源314的主光轴夹角均为1°～10°，优选采用5°。第一白光LED光源311和第二白光LED光源312的主光轴夹角，和第三白光LED光源313和第四白光LED光源314的主光轴夹角均为1°～10°，优选采用5°。

同时，如图3所示，第一菲涅尔透镜21由四个呈矩形排列的菲涅尔透镜组成，其中两个呈一定夹角a连接，如图4所示，用于折射第一白光LED光源311和第二白光LED光源312发出的光线，其中夹角a与相应的两个LED光源的主光轴夹角互补，一般为170°～179°，优选采用175°；另外两个也呈170°～179°角连接，优选呈175°角连接，用于折射第三白光LED光源313和第四白光LED光源314发出的光线。

第二菲涅尔透镜22具有与第一菲涅尔透镜相同的结构，由四个呈矩形排列的菲涅尔透镜组成，其中两个呈170°～179°角连接，优选呈175°角连接，用于折射第一黄光LED光源321和第二黄光LED光源322发出的光线；另外两个也呈170°～179°角连接，优选呈175°角连接，用于折射第三黄光LED光源323和第四黄光LED光源324发出的光线。

以水平面作为同一平面或地平面，根据前面的描述，第一白光LED光源311与第一黄光LED光源321的出射光线均与同一平面呈2°～5°夹角，优选采用3.5°的夹角；第二白光LED光源312与第二黄光LED光源322的出射光线均与同一平面呈2°～5°夹角，优选采用3.5°的夹角；第三白光LED光源313与第三黄光LED光源323的出射光线均与同一平面呈2°～5°夹角，优选采用3.5°的夹角；第四白光LED光源314与第四黄光LED光源324的出射光线均与同一平面呈2°～5°夹角，优选采用3.5°的夹角，以满足跑道边灯出射光线的需求，使得飞行员在飞机降落在跑道前，能最大程度的看清跑道。

本发明实施例中的LED光源可采用大功率贴片式LED，如：OSRAM 5WLED等。当采用四颗白光LED和四颗黄光LED时，总功率约为40W，能达到跑道边灯的照明要求，而传统的卤钨灯则需要采用200W才能达到要求。由于LED光源为空间2π立体角发光，并且LED光源的大部分光能量集中在±60°的空间内，使得光通利用率高，LED光源的光效高，约60～80lm/W，其效率是卤钨灯的3～4倍。因此，本方案具有明显的节能效果。且所采用的白光和黄光的LED色温和色坐标，均能满足助航灯国家标准和《国际民用航空公约附件十四》的规定。

因本发明的跑道边灯为双向发光，只是每边所用LED发光颜色不同，无其它区别，因此下面只描述其单边光路。以采用四颗白光LED和四颗黄光LED为例，四颗白光LED光源的出射光线经菲涅尔透镜折射光路如图5所示，所形成的光斑如图8所示。该光斑中，沿与水平面呈3.5°仰角的A线的光强度曲线图如图9所示；沿通过该光斑中心，垂直于地平面的B线的光强度曲线图如图10所示。可以看出，采用本方案的白光光斑及光强度完全达到了国家和国际相关标准，所采用的黄光LED光源光通量是白光LED光源光通量的0.4倍，黄光LED光源也能满足相关国家和国际标准的要求。

综上所述，本发明利用LED光源好的单色性、良好的光效性，通过采用单色LED作为跑道边灯的光源，并采用菲涅尔组合透镜进行配光，使得跑道边灯的结构简单，为灯具设计制作及维修提供了方便，大大的节约了电力能源，可为飞机场节省电费支出。同时LED的寿命可长达50000h，解决了机场频繁更换光源的问题。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种双向发光的跑道边灯，包括灯罩（10）和灯座（40），所述灯罩（10）内设置有散热灯架（50），所述散热灯架（50）连接所述灯座（40），其特征在于，还包括固定在所述散热灯架（50）一侧上的至少一对的黄光LED光源（32）和另一侧上的与黄光LED光源（32）相应数量的白光LED光源（31）；且黄光LED光源（32）为至少两对时，每对之间呈矩形并排设置；白光LED光源（31）也呈相应的设置；

所述白光LED光源（31）与所述黄光LED光源（32）的出射光线与水平面或地平面夹角均为2°～5°，且两出射光线的夹角大于90°，小于180°；

所述白光LED光源（31）的光路上设置有第一菲涅尔透镜（21），用于折射所述白光LED光源（31）发出的光线，实现白光照明；

所述黄光LED光源（32）的光路上设置有第二菲涅尔透镜（22），用于折射所述黄光LED光源（32）发出的光线，实现黄光照明；

每对所述白光LED光源（31）的主光轴夹角为1°～10°；每对所述黄光LED光源（32）的主光轴夹角为1°～10°；

每对所述白光LED光源（31）的光路上均设置有所述第一菲涅尔透镜（21），由两个呈170°～179°角连接的菲涅尔透镜组成，分别用于折射两个所述白光LED光源（31）发出的光线；

每对所述黄光LED光源（32）的光路上均设置有所述第二菲涅尔透镜（22），由两个呈170°～179°角连接的菲涅尔透镜组成，分别用于折射两个所述黄光LED光源（32）发出的光线。

2.根据权利要求1所述的跑道边灯，其特征在于，所述散热灯架（50）上设置有两个所述黄光LED光源（32）和两个所述白光LED光源（31）；

两个所述黄光LED光源（32）的主光轴夹角为1°～10°；两个所述白光LED光源（31）的主光轴夹角为1°～10°；

所述第一菲涅尔透镜（21）由两个呈170°～179°角连接的菲涅尔透镜组成，分别用于折射两个所述白光LED光源（31）发出的光线；

所述第二菲涅尔透镜（22）由两个呈170°～179°角连接的菲涅尔透镜组成，分别用于折射两个所述黄光LED光源（32）发出的光线。

3.根据权利要求2所述的跑道边灯，其特征在于，所述散热灯架（50）至少包括相对的第一侧面（51）和第二侧面（52），所述第一侧面（51）和第二侧面（52）相交、或所述第一侧面（51）的延伸面与所述第二侧面（52）的延伸面相交；其中，

所述第一侧面（51）向外凸起，形成夹角为170°～179°的第一上折面（511）和第一下折面（512）；所述第二侧面（52）向外凸起，形成夹角为170°～179°的第二上折面（521）和第二下折面（522）；

两个所述白光LED光源（31）分别固定在第一上折面（511）和第一下折面（512）上，两个所述黄光LED光源（32）分别固定在第二上折面（521）和第二下折面（522）上。

4.根据权利要求3所述的跑道边灯，其特征在于，两个所述黄光LED光源（32）的主光轴夹角和两个所述白光LED光源（31）的主光轴夹角均为5°。

5.根据权利要求1所述的跑道边灯，其特征在于，所述散热灯架（50）上设置有四个呈矩形排列的黄光LED光源，包括第一黄光LED光源（321）、第二黄光LED光源（322）、第三黄光LED光源（323）和第四黄光LED光源（324）；

以及四个呈矩形排列的白光LED光源，包括第一白光LED光源（311）、第二白光LED光源（312）、第三白光LED光源（313）和第四白光LED光源（314）；

所述第一黄光LED光源（321）和第二黄光LED光源（322）的主光轴夹角，和所述第三黄光LED光源（323）和第四黄光LED光源（324）的主光轴夹角均为1°～10°；

所述第一白光LED光源（311）和第二白光LED光源（312）的主光轴夹角，和所述第三白光LED光源（313）和第四白光LED光源（314）的主光轴夹角均为1°～10°；

所述第一菲涅尔透镜（21）由四个呈矩形排列的菲涅尔透镜组成，其中两个呈170°～179°角连接，用于折射第一白光LED光源（311）和第二白光LED光源（312）发出的光线，另外两个也呈170°～179°角连接，用于折射第三白光LED光源（313）和第四白光LED光源（314）发出的光线；

所述第二菲涅尔透镜（22）由四个呈矩形排列的菲涅尔透镜组成，其中两个呈170°～179°角连接，用于折射第一黄光LED光源（321）和第二黄光LED光源（322）发出的光线，另外两个也呈170°～179°角连接，用于折射第三黄光LED光源（323）和第四黄光LED光源（324）发出的光线。

6.根据权利要求5所述的跑道边灯，其特征在于，所述散热灯架（50）至少包括相对的第一侧面（51）和第二侧面（52），所述第一侧面（51）和第二侧面（52）相交、或所述第一侧面（51）的延伸面与所述第二侧面（52）的延伸面相交；其中，

所述第一侧面（51）向外凸起，形成夹角为170°～179°的第一上折面（511）和第一下折面（512）；所述第二侧面（52）向外凸起，形成夹角为170°～179°的第二上折面（521）和第二下折面（522）；

第一白光LED光源（311）和第三白光LED光源（322）固定在第一上折面上（511），第二白光LED光源（312）和第四白光LED光源（314）固定在第一下折面（512）上；

第一黄光LED光源（321）和第三黄光LED光源（323）固定在第二上折面（521）上，第二黄光LED光源（322）和第四黄光LED光源（324）固定在第二下折面（522）上。

7.根据权利要求5所述的跑道边灯，其特征在于，所述第一黄光LED光源（321）和第二黄光LED光源（322）的主光轴夹角，和所述第三黄光LED光源（323）和第四黄光LED光源（324）的主光轴夹角均为5°；

所述第一白光LED光源（311）和第二白光LED光源（312）的主光轴夹角，和所述第三白光LED光源（313）和第四白光LED光源（314）的主光轴夹角均为5°。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的跑道边灯，其特征在于，所述白光LED光源（31）与所述黄光LED光源（32）的出射光线与水平面或地平面夹角均为3.5°。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的跑道边灯，其特征在于，所述散热灯架（50）为铝制的散热灯架。

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