CN102666281A - 用于机场标灯的灯标单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机场上的机场标灯的灯标单元，尤其是用于向飞行器发送信号，灯标单元包括：光源，用于产生要发射的光并且具有至少一个发光二极管(4)；电组件(5)，用于向所述光源供电并控制所述光源；光学组件(7)，用于调节由光源产生的光；外壳(11、12)，用于容置所述光源、所述电组件(5)以及所述光学组件，所述外壳具有透光开口(14)，由光学组件(7)调节的光穿过所述透光开口透射出去。依据本发明，所述光源连同电组件和光学组件(5、7)被安置在气密地封闭的盒式模块(1)中。所述盒式模块被集成到外壳中，其中，所述外壳同样气密地被封闭，使得安置在盒式模块中的组件受到双重密封性保护。

Description

用于机场标灯的灯标单元
技术领域
本发明涉及一种用于飞机场的机场标灯的灯标单元，尤其是用于向飞行器发出信号，其具有权利要求1前序部分所述的特征。
背景技术
这种灯标单元被用于在机场设置的机场灯标，从而例如将信号发给正在进行机场降落的或者在滑行道上行驶的飞行器，尤其是发给飞机或者直升飞机。人们将例如进场、起飞和着陆跑道灯标以及滚道灯标(Rollwegefeuer)区别开。这种在发送信号时由一个灯标单元发出的光在此必须满足一种由国际标准规定的、并且由标准化组织，如国际民航组织(ICAO)或者美国联邦航空局(FAA)通过的空间上的强度分布。
在ADB(西门子的一个公司)的订货号码为E10001-T95-A103-V1-7600的产品说明书“LED-滑行道中心线、停止线和交叉点-中等强度-嵌入灯”中，公开了一种用于滑行道中心线和停止线的地下灯标，其中，在一个由铝合金制成的壳体中分布安置了光学组件-如发光二极管、准直镜和棱镜)以及电组件-如电缆接头、变压器和电路板。这个壳体借助壳体盆体和壳盖之间的一个迷宫式密封件并且借助盖子的发光开口中的棱镜密封件向外密封住不进水。为不同的信号分别设计了多个发光二极体，它们在生产车间进行装配时必须手动地与其他光学组件对准，从而让发射的光线具有所需要的强度特性。
实用新型发明公开文献DE 203 09 405U1公开了一种地下灯标，它具有一个壳体，该壳体具有一个插入地下的壳体盆体和一个从上部关闭该壳体盆体的壳盖。所述壳盖具有两个凹陷，其中从上方分别容置了一个模块，这种模块具有一个模块上部和一个与模块上部密封地旋拧连接在一起的模块下部。在模块上部的透光开口中嵌入了棱镜。具有一个透镜的三个发光二极管一起被安放在一个电路板上，该电路板与所述模块下部旋拧连接。通过一条密封地穿过一个开口导入所述模块的电缆实现对这些发光二极管的供电。这条电缆与一个转换器单元相连，该转换器单元位于壳体内部，并且连接在一条供电电缆上。为了组装地下灯标，要先装配好这些模块。
公开文献DE 198 37 224A1公开了一种用于机场标灯的灯标单元，其利用形成多组的发光二极管作为光源。这些发光二级管组被集成到一个盒体中，这个盒体被安置在灯标单元的能量供应和控制装置上方。这个盒体的基体或者说壳体被完全地或者部分地填充一种不导电的材料，使得盒体内部不存在空腔区域，并且它内部是水密封和气密封的。
侵入一个灯标单元的壳体中的水，大约在一个地下灯标的棱镜区域内，不仅会损害电系统，还会损害光学系统。如果不进行密封性检测，不仅在运行期间由于摇晃或者直接的碾压负担造成构件疲劳或者密封件老化会使得灯标单元不密封，还有在进行保养工作后由于封闭壳体有误也会使得灯标单元不密封。
在进行保养工作时(要求去除或者更换一个光学元件)，也可能在精确安装定位和相互对准光学元件方面存在错误组装的危险。用于灯标单元的一个特定信号的光源数量越少，问题越严重，因为发射的光可能无法再满足根据国际标准要求的高度精准的强度分布。
发明内容
因此，本发明的基本目的在于，提供一种开头所述类型的灯标单元，它需要少量的装配及保养工作，并且具有很高的容错率。
依据本发明，该任务通过一种类属的灯标单元得以解决，它具有权利要求1所述的特征。据此，光源具有至少一个发光二极管，并且连同电组件和光学组件被安置在气密地关闭的盒式模块(Kassettenmodul)中。所述盒式模块被集成到灯标单元的外壳体中。这个外壳体为所述盒式模块提供了保护，使其不受外力的影响，并且同样也气密地被关闭，使得被安置在该盒式模块中的组件可以受到双重密封性保护。
这种构造的优点在于，在外壳体受损时(例如透光窗中有一条裂缝)，盒式模块还保持完好无损。即水或者潮湿也许会侵入外壳体，但是不会侵入所述盒式模块。因为用于控制发光二极管的电组件被安置在气体密封的盒式模块中，所以外壳体上的损坏不会对盒式模块中光源的效果造成不利影响，从而排除了光源故障的风险。
外壳体的透光开口同样可以具有窗口组件或者说窗口模块，它根据所述灯标单元的应用情况被构成为棱镜、散射单元或者也可以构成为没有额外的光学功能的玻璃盖。这个窗口模块被气密地嵌入到外壳体的透光开口中。
所述盒式模块具有凹陷，其中气密地插入了透明的窗口元件用于发光。该窗口元件具有光学元件，它用于调节发出的光线的射束形状和/或发射方向。所述光学元件例如可以由一种准直装置和/或由一种散射装置和/或由一种透镜装置或者由这些装置构成的组合产生。其中，为了让发射的光满足所需要的强度分布，所述至少一个发光二极管和所述光学元件彼此定位并且相互对准地被固定住。
外壳的窗口组件与盒式模块的窗口元件不同。
通过使用发光二极管作为光源，直至发生第一次故障的平均时间相比传统的白炽灯光源显著延长了，这不亚于提供一种无需保养的光源。因此，可以对所述灯标单元进行保养工作，而不必打开所述气体密封式的盒式模块，由此排除了灯标单元的电组件或者光学组件由于进水而完全失灵的风险。所述盒式模块本身实际上也同样是无需进行保养的。因为是由生产者实现电组件和光学组件的组装，并且将电组件和光学组件集成到盒式模块中，以及实现盒式模块的密封，所以可以由生产者承担针对盒式模块的密封性的产品责任。使用的发光二级管数量越来越少直至仅使用唯一一个发光二极管要求相对于其他光学组件进行准确定位，这一点由生产者的专业人员保证。所述盒式模块可以用于进行单向、双向和甚至全方向地发射灯光的灯标单元。所述灯标单元在此不仅可以构成为地下灯标，还可以构成为地上灯标。该盒式模块借助一种粘接材料(尤其是一种UV固化粘接材料和一种硅橡胶)或者一种其他的密封材料气密地被封闭。
在依据本发明的灯标单元的一个优选构造方案中，所述盒式模块具有容置电组件的模块壳体以及封闭该模块壳体的模块盖，该模块盖包括所述具有气密地嵌入其中的窗口元件的凹陷。该模块盖例如可以单独地制成，并且包含防止进水的密封件和所述具有用于调节射束的光学元件的窗口元件，这些光学元件参照发光二极管被定位并且对准地固定住。
在依据本发明的灯标单元的一个优选实施方式中，设置了标记和/或机械式安装辅助设计，借助它们可以使发光二极管和具有光学元件的窗口元件彼此定位，并且可以彼此对准地固定住。例如，所述窗口元件具有的标记使得能够以最佳对准的方式组装发光二级管的电路板。在此，几乎可以实现上面描述过的、通过主动对准实现的最佳强度分布。这种方法优选地在每个窗口元件要实现多个信号的情况下采用。
在依据本发明的灯标单元的一个优选构造方案中，所述盒式模块的模块壳体和/或模块盖和/或外套被设计为高热导性。这样一来，由发光二极管和其他电组件产生的热量就可以很好地被导走到周围环境中。这样做具有优点，因为发光二级管的工作能力越强、使用寿命越长，要保持的运行温度就越低。
优选地，依据本发明的灯标单元的盒式模块的窗口元件和模块盖被一体化地并且透明地构成。例如，这个一体化的部件可以由聚碳酸酯制成。由此可以具有优点地使用于依据本发明的灯标单元的部件数量保持较少。此外还免除了对窗口元件和模块盖进行一次单独的连接和密封。
在依据本发明的灯标单元的另一个具有优点的实施方式中，光源被构造成产生用于不同的信号的灯光，其中，为每个信号配属少量的或者仅一个唯一的发光二极管。作为发光二极管优选地考虑使用高功率发光二极管，这些高功率发光二极管流经的是强度为0.1A直至至少3.0A的电流，具有例如至少8K/W的热阻，并且发出至少20lm至150lm的光电流。根据应用情况，所述高功率发光二极管在此可以具有一种朗伯的、一种蝙蝠翼的或者一种侧边发光的特性。这使得多种信号可以与唯一一个窗口元件组合，这尤其是对于用于发送信号的具有小的形状因子(Formfaktor)的灯标单元具有优点。
其中，优选地，发光二极管被安置在电路板上，并且被构成为用于根据要发送的信号产生可见波长范围内的灯光(尤其是蓝光、绿光、黄光、橙光、红光或者白光)或者产生红外线波长范围内的光。其中，白色可以通过加入磷光剂并且/或者通过RGB混光技术产生。也可以使用大面积发光的发光二极管。通过发射红外线，装配有红外线传感器的飞行器可以识别由灯标单元发射的红外线光，正如卤素灯时的情况一样。
在依据本发明的灯标单元的另一个具有优点的构造方案中，发光二极管被安置在电路板上，电路板具有用于调节射束的光学元件。这个与发光二极管相连的光学元件可以具有优点地已经由生产者方面相互对准好。
在依据本发明的灯标单元的另一个优选的实施方式中，所述窗口元件和/或电路板具有用于为每个要发出的信号调节射束的光学元件。根据信号而定，光学元件使得光线高度聚束，与此同时，例如同一个窗口元件的其他的光学元件却宽泛地呈扇形展开光束。
在依据本发明的灯标单元的另一个优选构造方式中，在所述盒式模块中气密地导入了供电导线，用于将所述电组件与外部的电源相连。所述电源可以是一种恒流电源或者也可以是一种恒压电源。
在依据本发明的灯标单元的另一个具有优点的实施方式中，所述盒式模块被填充惰性气体。这样一来，可以在该盒式模块内部提供干燥的环境，这种干燥的环境就防止了电组件或光学组件由于凝结作用而造成的失灵。
在依据本发明的灯标单元的另一个优选构造方式中，在所述盒式模块中放入干燥剂。通过这样也将否则可能会凝结的剩余潮湿吸收，尤其是在使用几乎不产生废热的发光二级管时。凝结的水蒸气有可能以散射层的形式覆在光学组件上，减少光的出射。
附图说明
依据本发明的灯标单元的其他特性和优点从下面对一个在附图中所示的实施例的描述中得出，其中
图1是穿过一个气体密封的盒式模块的横截面图，
图2和图3是依据本发明的灯标单元的带有发光二极管的电路板，
图4示意性地展示了一个依据本发明的地下灯标的分解示意图。
具体实施方式
根据图1，气体密封的盒式模块1包括模块壳体2和模块盖3，该盒式模块被集成到依据本发明的、未全部示出的灯标单元中。在模块壳体2中安置了由发光二级管4构成的光源和电组件5，这些电组件包含未详尽示出的电导线和用于控制发光二极管4的驱动电路。所述模块壳体2由一种导热能力很强的材料制成，从而可以将这些电组件5在运行时产生的热量导走到周围环境中去。所述模块盖3一体化地由光学性透明的聚碳酸酯制成，并且具有可以透光的窗口元件6。在这个窗口元件6上模制了光学元件7，它们被构成为用于调节由发光二级管4产生的光的射束形状和/或发射方向。这些光学元件7未单个地示出，并且可以包含用于对光进行聚束、散射、转向、反射和进行诸如此类的处理的装置。
所述模块盖3为了产生气体密封的盒式模块1而与模块壳体2粘附在一起。其中，所述模块盖3与模块壳体2借助粘接材料(例如借助UV硬化粘接材料或者硅橡胶)组装在一起，其中，发光二级管4相对于光学元件7被主动定位并且被对准。在保持位置和朝向不变的情况下，将粘接材料硬化。其中，位置和朝向对准发光二级管4的光轴，从而让发射的光具有最佳的强度分布。其特征在于，在最大化峰值强度的同时尽可能最小化半值宽度。此外，这种最佳的强度分布使得光学损耗最小。这种定位和对准在此可以通过活动的安装辅助设计完成，借助这个活动的安装辅助设计可以机动地设置所有的运动自由度。
作为代替可以用模块盖3气密地封闭所述模块壳体2，例如借助插入O形环。
按照图2和图3，光源由装配了发光二极管41至43的电路板8构成。其中，为每个由所述灯标单元发出的信号设置了不同的发光二极管41至43。优选地，为每个信号预设一个唯一的高功率发光二极管。如果不同的信号(例如在进入滑行道之前的滚道上的停止线上的绿色的通行信号和红色的阻拦信号)需要具有不同的强度分布，那么所述窗口元件6根据这些信号具有不同的光学元件7。光学元件7也可以被安置在电路板8上在发光二极管41至44上方。图2和图3中右边所示的、例如发出红光的发光二极管43具有光学元件，该光学元件具有大曲率(Krümmung)的出光面，因此它们更少地散射光线，而在分别在左边示出的、例如发出绿光的发光二级管41或42中，图2中的发光二级管41与图3中所示的发光二级管42相比具有小曲率(Krümmung)的出光面。
图4示出依据本发明的灯标单元10的分解图。该盒式模块1被安置在外壳中，这个外壳由安装罩11或者安装盆体和合适的盖子构成，两者总体上由铝制成。
图4中所示的灯标单元是地下灯标。该安装罩11典型地在地下利用一种粘接材料固定在水泥或者沥青中。
用于让电缆进入安装罩11的开口15被气密地封闭。例如利用安装罩11和盖子12之间的橡胶密封件13确保气体密封效果。
所述气密地封闭的盒式模块1(包含光源以及用于向光源供电和控制光源的电组件和用于调节由光源产生的光的光学组件7)合适地装配进安装罩11中和盖子12下。所述盖子12包含透光开口14，由盒式模块1的光学组件7调节的灯光通过这些开口照射出去。这些透光开口14可以由棱镜或者其他透明的元件构成，这个元件被插入盖子12的开口，并且气密地封闭。
依据本发明的灯标单元的优点是，当棱镜14破裂时，例如棱镜由于飞机驱动装置的气流投掷的碎石受损时，所述盒式模块1保持完好无损，使得光源、以及光学组件和电组件被保护不受例如潮湿这样的气候影响。

Claims (14)

1.用于机场上的机场标灯的灯标单元，尤其是用于向飞行器发送信号，灯标单元包括：光源，用于产生要发射的光并且具有至少一个发光二极管(4)；电组件(5)，用于向所述光源供电并控制所述光源；光学组件(7)，用于调节由光源产生的光；外壳(11、12)，用于容置所述光源、所述电组件(5)以及所述光学组件，所述外壳具有透光开口(14)，由光学组件(7)调节的光穿过所述透光开口透射出去，其中，所述灯标单元具有气密地封闭的盒式模块(1)，其中安置了带有光学组件(7)的光源，
其特征在于，
-所述电组件(5)同样地被安置在气密地封闭的盒式模块(1)中，
-所述盒式模块(1)具有凹陷，其中气密地插入了透明的窗口元件(6)用于出射灯光，所述窗口元件具有光学元件(7)，用于调节透出的光线的射束形状和/或照射方向，并且其中，所述发光二极管(4)和用于让出射的光具有所需要的强度分布的所述光学元件(7)彼此定位并且彼此对准地固定住，并且
-所述盒式模块(1)被集成到外壳(11、12)中，其中，所述外壳同样被气密地封闭，使得安置在所述盒式模块中的组件受到双重密封性保护。
2.根据权利要求1所述的灯标单元，其中，所述外壳(11、12)的透光开口(14)具有窗口组件，所述窗口组件不同于所述盒式模块的窗口元件(6)。
3.根据权利要求1或2所述的灯标单元，其中，所述盒式模块(1)具有容置所述电组件的模块壳体(2)以及封闭该模块壳体(2)的模块盖(3)，该模块盖包括所述具有气密地嵌入其中的窗口元件的凹陷。
4.根据权利要求1至3之一所述的灯标单元，其中，设置了标记和/或机械式安装辅助设计，借助它们可以使所述发光二极管(4)和具有光学元件(7)的窗口元件(6)彼此定位。
5.根据权利要求1至4之一所述的灯标单元，其中，所述盒式模块(1)的模块壳体(2)和/或模块盖(3)和/或外套被设计为高热导性。
6.根据权利要求1至5之一所述的灯标单元，其中，所述盒式模块(1)的窗口元件(6)和模块盖(3)被一体化地并且透明地设计。
7.根据权利要求1至6之一所述的灯标单元，其中，所述光源被设计成产生用于不同的信号的灯光，其中，为每个信号配属少量的或者仅一个唯一的发光二极管(4)。
8.根据权利要求7所述的灯标单元，其中，所述发光二极管(4)被安置在电路板(8)上，并且被设计成用于根据要发送的信号产生可见波长范围内的灯光(尤其是蓝光、绿光、黄光、橙光、红光或者白光)或者产生红外线波长范围内的光。
9.根据权利要求1至8之一所述的灯标单元，其中，所述发光二极管(4)被安置在电路板(8)上，该电路板具有用于调节射束的光学元件(7)。
10.根据权利要求1至9之一所述的灯标单元，其中，所述窗口元件(6)和/或电路板(8)具有用于为每个要发出的信号调节射束的光学元件(7)。
11.根据权利要求1至10之一所述的灯标单元，其中，在所述盒式模块(1)中气密地导入一条供电导线，用于将所述电组件(5)与外部电源相连。
12.根据权利要求1至11之一所述的灯标单元，其中，所述盒式模块(1)被填充惰性气体。
13.根据权利要求1至12之一所述的灯标单元，其中，在所述盒式模块(1)中安置入干燥剂。
14.根据权利要求1至13之一所述的灯标单元，其中，所述灯标单元被设计为地下灯标。
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