CN103411173B - Led白色防撞灯单元及由此形成的led白色防撞灯组件 - Google Patents

Abstract

一种LED白色防撞灯单元及LED白色防撞灯组件，所述LED白色防撞灯单元（10）包括金属基板（40）；位于金属基板上的LED光源（20）；以及光学反射件（30），该光学反射件的基端与金属基板连接，另一端为自由端，该自由端的顶端与LED光源的中心点的连接线（A）相对于金属基板倾斜，所述倾斜是朝着与所述基端相对于LED光源所在一侧的相反侧倾斜的，光学反射件呈帽状，其是由多个曲率半径不同的不连续曲面构成，用于对LED光源发出的光中的、多于一半的光进行反射，LED光源发出的光中的、没有通过光学反射件进行反射的少于一半的光直接射出到外部。所述LED白色防撞灯组件（1）由多个LED白色防撞灯单元（10）组装而成，在LED白色防撞灯组件中，将多个LED白色防撞灯单元在上下两侧均呈阶梯型排列分布。

Description

LED白色防撞灯单元及由此形成的LED白色防撞灯组件

技术领域

本发明涉及一种用于航空照明的防撞灯单元及防撞灯组件，尤其是涉及在航空器的翼梢前后及尾翼上安装的、用于航空照明的LED白色防撞灯单元及LED白色防撞灯组件。

背景技术

防撞灯，又称频闪灯是在夜间或能见度不良条件下飞行时，为显示航空器位置，并对附近的航空器发出视觉警告来警示飞行员采取措施规避，以防止航空器件碰撞而设置在航空器外部的灯具。

防撞灯通常均采用频闪工作模式，以增强视觉效果。

在《中国民用航空规章》（简称CCAR）第25部第1401条中，对防撞灯的性能要求作出明确规定，即要求作用范围必须至少达到飞机水平平面上、下各75度范围内的所有方向，但向后绕飞机纵轴等于0.15球面度的立体角内，允许有一个或几个被遮蔽的立体角，其总和不得超过0.03球面度。

安装在航空器上的防撞灯的灯光颜色都有着不同的作用和特殊含义，其中，较为常见的是红色防撞灯和白色防撞灯。红色防撞灯在航空器的上、中、下部各安装一个，因此，红色防撞灯通常具有旋转对称结构，以保证在360°范围内均具有光。白色防撞灯通常安装在航空器的左右翼梢的前缘及尾翼上，因此，白色防撞灯通常不需要具有旋转对称结构，在航空器具有三个白色防撞灯的情况下，每个防撞灯只要保证在120°的水平面范围内有足够强度的光即可。

目前市场上的防撞灯产品主要以氙气灯为主，依靠高强度氙气频闪灯，可使发光峰值达到2000cd。但是，高强度氙气灯属于气体放电灯，其发光管寿命为大约为3000小时，因此，在航线上需要频繁更换，经济性差。同时，氙气灯需要瞬时高电压驱动，驱动电路比较复杂，驱动电源盒内部有大容量电解电容，在安全性上有所不足，因而，氙气灯逐步被LED灯所替代。

另外，安装在左右翼梢的前缘的白色防撞灯通常都需要外加整流灯罩，以保证飞机的气动外形，并保护灯罩免受外界恶劣环境的影响。图6示出了现有的白色防撞灯100的结构。如图6所示，这种白色防撞灯100由灯具200和灯罩300组成，灯罩300从灯体200的出光侧方向罩住灯体200。由于灯具光的照射范围很大，并且安装时通常灯具需要与灯罩保持10mm的间隙，因此，光线在外形上的投影范围很大。

作为LED防撞灯，已知有专利文献1（CN101133283A）所示的防撞灯，该防撞灯包括以关于垂直轴对称的方式布置的多个发光二极管和用于使所述底部上的LED的光重新分布的反射体。但是，专利文献1中记载的防撞灯是安装在机身上的红色防撞灯，因此，其结构与本申请的白色防撞灯的结构相差很大，同时，由于在底部安装有多个发光二极管，因此，防撞灯的散热困难。另外，由于多个LED采用相同的反射面，因此，所要匹配的灯罩的面积较大。

在专利文献2（EP2157017A2）中记载有一种如下结构的LED白色防撞灯，如图7A、图7B所示，该白色防撞灯100包括外壳102、第一反射体104、第二反射体106、多个第一LED灯108、多个第二LED灯110和支承件112，第一反射体104和第二反射体106在整个防撞灯100中彼此面对，多个第一LED灯108安装在支承体112的第一侧，多个第二LED灯110安装在支承体112的相反的第二侧，并且将多个第一LED灯108配置成沿对应于第一反射体104外周的弧面成一列，同时将多个第二LED灯110配置成沿对应于第二反射体106外周的弧面成一列。

但是，专利文献2中记载的LED白色防撞灯中，由于多个LED灯采用相同的反射面，因此，匹配的灯罩面积较大，同时，由于多个LED灯安装在同一支承体的上下两侧，因此，使得LED白色防撞灯的散热困难。

因此，如何设计一种在使用高效、长寿命的LED作为光源的情况下，不仅能通过改进配光曲面来优化光强分布，有效解决光分布问题，而且灯罩尺寸紧凑、散热性能良好的LED白色防撞灯便成了亟待解决的问题。

发明内容

本发明是考虑到上述情况而完成的，其目的在于提供一种在使用高效、长寿命的LED作为光源的情况下，通过改进配光曲面来优化光强分布，有效解决光分布问题的LED白色防撞灯单元。

本发明的另一目的在于提供一种灯罩尺寸紧凑、散热性能良好且可扩展的LED白色防撞灯组件。

本发明第一方面提供一种LED白色防撞灯单元，金属基板；位于上述基板上的LED光源；以及光学反射件，该光学反射件的一端即基端与上述金属基板连接，另一端为自由端，该自由端的顶端与上述LED光源的中心点的连接线相对于上述金属基板倾斜，上述倾斜是朝着与上述基端相对于上述LED光源所在一侧的相反侧倾斜的，上述光学反射件呈帽状，其是由多个曲率半径不同的不连续曲面构成，用于对上述LED光源发出的光中的、多于一半的光进行反射，上述LED光源发出的光中的、没有通过上述光学反射件进行反射的少于一半的光直接射出到外部。

较佳地，在本发明的LED白色防撞灯单元中，利用上述LED光源的沿发光亮度大的方向射出的光的反射作用，来对上述LED光源的沿发光亮度暗的方向射出的光进行补光。

较佳地，在本发明的LED白色防撞灯单元中，上述LED白色防撞灯单元的上述金属基板能对其中唯一的LED光源进行散热。

较佳地，在本发明的LED白色防撞灯单元中，上述金属基板由散热性好的金属构成。

本发明第二方面提供一种LED白色防撞灯组件，其特征是，上述LED白色防撞灯组件由多个LED白色防撞灯单元组装而成，在上述LED白色防撞灯组件中，将多个上述LED白色防撞灯单元在上下两侧均呈阶梯型排列分布。

较佳地，在本发明的LED白色防撞灯组件中，上述LED白色防撞灯组件配置成排列在上一层的LED白色防撞灯单元的金属基板位于比排列在下一层的LED白色防撞灯单元的光学反射件的基端更远离上述下一层的LED白色防撞灯单元的LED光源的位置处。

较佳地，在本发明的LED白色防撞灯组件中，位于上侧最底层的LED白色防撞灯单元的金属基板的底面与下侧最底层的LED白色防撞灯单元的金属基板的底面贴合。

较佳地，在本发明的LED白色防撞灯组件中，上述LED白色防撞灯组件为可扩展阵列。

较佳地，在本发明的LED白色防撞灯组件中，上述LED白色防撞灯组件在上侧和下侧均具有三层台阶，每一层台阶具有十个上述LED白色防撞灯单元。

根据如上所述的LED白色防撞灯单元，由于利用先进的非成像光学技术设计二次配光曲面（光学反射件），对LED光源发出的光中的、大部分（多于一半的）光进行反射，LED光源发出的光中的、没有通过光学反射件进行反射的小部分（少于一半的）光直接射出到外部，因此，能优化光强分布，有效地解决光分布的问题。

根据如上所述的本发明的LED白色防撞灯单元，由于LED光源的可靠性高，寿命长（大约为10W小时），因此，能用于替代原来的氙气灯，并取消可靠性差的电解电容。此外，LED光源具有高颜色性能，其光谱能有效地满足适航的颜色需求。

根据本发明的LED白色防撞灯单元，由于LED白色防撞灯单元的金属基板能独立地对其中唯一的LED光源进行散热，因此，能通过针对LED高热耗的特点，优化散热管理，将LED的工作温度控制在合适的范围内，保证LED高效工作。

根据本发明的LED白色防撞灯组件，由于采用阶梯型LED阵列分布，因此，能使结构紧凑，能极大地减少灯罩尺寸。

附图说明

图1是表示LED白色防撞灯单元的立体图。

图2是表示LED白色防撞灯单元的沿X-X方向剖切的剖视图。

图3是表示LED白色防撞灯单元中的LED光源发出的光的光学示意图。

图4是表示将多个LED白色防撞灯单元组装而成的LED白色防撞灯组件的立体图。

图5是表示图4所示的LED白色防撞灯组件中的单个LED白色防撞灯单元的配置情况的图。

图6是表示现有的白色防撞灯中的灯具与灯罩的相对位置关系的示意图。

图7是表示现有的LED白色防撞灯的结构的图，其中，图7A是LED白色防撞灯100的立体图，图7B是LED白色防撞灯100的剖视图。

具体实施方式

白色防撞灯通常安装在航空器的左右翼梢的前缘及尾翼上，白色防撞灯通常不具有旋转对称结构，只要保证在航空器上安装的多个白色防撞灯的发光范围能够涵盖飞机所在的360°水平面即可。

本发明的LED白色防撞灯组件1由多个LED白色防撞灯单元10组装而成。以下，参照图1、图2及图3对本发明的LED白色防撞灯单元10的大致结构进行说明。图1是表示LED白色防撞灯单元10的立体图。图2是表示LED白色防撞灯单元10的沿X－X方向剖切的剖视图。图3是表示LED白色防撞灯单元10中的LED光源20发出的光的光学示意图。

以下将详细描述LED白色防撞灯单元的结构。

如图1所示，每个LED白色防撞灯单元10包括LED光源20、光学反射曲面30、金属基板40。

上述LED光源20是大功率白光LED光源，其光学性能必须满足FAR25部中对航空白的色度要求。另外，上述LED光源可以采用各类封装形式，但体积尽可能小。

此外，将上述LED光源20例如通过机械连接或是焊接等方式安装到上述金属基板40上。在该金属基板40上开设有螺纹孔，并通过螺合将金属基板40安装到航空器上。金属基板由散热性好的金属构成，例如可以是镂空的，或是带有散热结构的金属热沉。

另外，将上述光学反射曲面30例如通过机械连接或是焊接等方式安装到上述金属基板40上。上述光学反射曲面30呈帽状，其是由多个不连续的曲面构成，用于对上述LED光源20发出的光中的大部分光（多于一半的光）进行二次配光（反射）。上述LED光源发出的光中的、没有通过上述光学反射曲面30进行二次配光的小部分光（少于一半的光）直接射出到外部（图3）。

如图2所示，在沿X－X方向剖视观察时，上述光学反射曲面30的一端、即基端与金属基板40连接，另一端为自由端，该自由端的顶端与上述LED光源20的中心点的连接线A（图2中的虚线）相对于金属基板40，朝与上述基端相对于LED光源20所在一侧相反的一侧倾斜。

作为本发明一实施例，连接线A相对于金属基板40的倾斜角度α为75°，从而能够达到《中国民用航空规章》（简称CCAR）第25部第1401条的标准。但是，本发明不局限于此。较为理想的是，连接线A相对于金属基板40的倾斜角度α为75°以上、90°以下。若连接线A相对于金属基板40的倾斜角度α小于75°，则LED白色防撞灯单元10中的LED光源发出的光的作用范围达不到飞机水平平面上、下各75度范围内的所有方向。若连接线A相对于金属基板40的倾斜角度α大于90°，则由上述光学反射曲面30进行二次配光的光过少，为了达到规定的光量，需要使LED光源的功率较大。

在图3中示出了LED白色防撞灯单元10中的LED光源20发出的光的光学示意图。在此，仅示出了五个位置上的光线L1～L5的光学示意图。其中，光线L1、光线L2、光线L3、光线L4被光学反射曲面30反射，光线L5没有被光线反射曲面30反射，而是直接射出到外部。通过如上所述构成，利用沿发光亮度较大的方向（例如垂直于金属基板的方向）射出的光的反射作用，来对沿发光亮度较暗的方向（例如与金属基板所成角度较小的方向）射出的光进行补光，藉此，能优化光强分布，有效地解决光分布问题。

以下，参照图4和图5对本发明的LED白色防撞灯组件1的大致结构进行说明。图4是表示将多个LED白色防撞灯单元10组装而成的LED白色防撞灯组件1的立体图。图5是表示图4所示的LED白色防撞灯组件1中的单个LED白色防撞灯单元10的配置情况的图。以下将详细描述LED白色防撞灯组件的结构。

如图4所示，本发明的LED白色防撞灯组件1由多个LED白色防撞灯单元10组装而成。在LED白色防撞灯组件1中，将多个LED白色防撞灯单元10在上下两侧均呈阶梯型排列分布。即，LED白色防撞灯组件1配置成使排列在上一层的LED白色防撞灯单元10的金属基板40位于比排列在下一层的LED白色防撞灯单元10的反射曲面30的基端更远离下一层的LED白色防撞灯单元10的LED光源20一侧的位置处，从而使排列在上一层的LED白色防撞灯单元10的金属基板40不会阻挡排列在下一层的LED白色防撞灯单元10的LED光源20发出的光。在本实施方式中，本发明的LED白色防撞灯组件1在上侧和下侧均具有三层台阶，每一层台阶具有10个LED白色防撞灯单元10。

排列在上侧最高层的LED白色防撞灯单元101A的金属基板不会阻挡排列在上侧第二层的LED白色防撞灯单元102A的LED光源发出的光，排列在上侧第二层的LED白色防撞灯单元102A的金属基板不会阻挡排列在上侧第三层（上侧最底层）的LED白色防撞灯单元103A的LED光源发出的光。

上述上侧最底层的LED白色防撞灯单元103A的金属基板的底面与下侧最底层（下侧第三层）的LED白色防撞灯单元103B的金属基板的底面贴合。与上侧LED白色防撞灯单元的情况相同，排列在下侧第二层的LED白色防撞灯单元102B的金属基板不会阻挡排列在下侧第三层（下侧最底层）的LED白色防撞灯单元103B的LED光源发出的光，排列在下侧最高层的LED白色防撞灯单元101B的金属基板不会阻挡排列在下侧第二层的LED白色防撞灯单元102B的LED光源发出的光。

如图5所示，在LED白色防撞灯组件1的每一层中，多个LED白色防撞灯单元10相互紧靠地并排配置。在一层中的每个白色防撞灯单元1的金属基板40能独立地对其中唯一的LED光源20进行散热。因此，能针对LED高热耗的特点，优化散热管理，从而将LED的工作温度控制在合适的范围内，保证LED高效工作，并能防止因一块金属板上具有多个LED光源而使各LED光源各自的散热不佳。

另外，在前述的实施方式中，每一层具有10个LED白色防撞灯单元10。但是，本领域技术人员应当理解，LED白色防撞灯组件在上侧和下侧具有三层台阶及每一层具有10个LED白色防撞灯单元10仅为例示，本发明不局限于此，只要LED白色防撞灯组件在上侧和下侧具有两层以上的台阶，每一层具有多个LED白色防撞灯单元即可。

另外，在本发明中，上述LED白色防撞灯组件1为可扩展阵列，即本领域技术人员可根据防撞灯单元10的尺寸、光亮及散热情况而适当增减LED白色防撞灯组件中的LED白色防撞灯单元的数量。但是，本发明不局限于此，也可以是排列成事先确定好的阵列，而不可扩展。

熟悉本领域的技术人员易于想到其它的优点和修改。因此，在其更宽泛的上来说，本发明并不局限于这里所示和所描述的具体细节和代表性实施例。因此，可以在不脱离如所附权利要求书及其等价物所限定的总体发明概念的精神或范围的前提下作出各种修改。

Claims (9)

1.一种LED白色防撞灯单元(10)，包括：

一个金属基板(40)；

位于所述金属基板(40)上的一个LED光源(20)；以及

一个光学反射件(30)，该光学反射件(30)的一端即基端与所述金属基板(40)连接，另一端为自由端，该自由端的顶端与所述LED光源(20)的中心点的连接线(A)相对于所述金属基板(40)倾斜，所述倾斜是朝着与所述基端相对于所述LED光源(20)所在一侧的相反侧倾斜的，所述光学反射件(30)呈帽状，其是由多个曲率半径不同的不连续曲面构成，用于对所述LED光源(20)发出的光中的、多于一半的光进行反射，

所述LED光源(20)发出的光中的、没有通过所述光学反射件(30)进行反射的少于一半的光直接射出到外部。

2.如权利要求1所述的LED白色防撞灯单元(10)，其特征在于，

利用所述LED光源(20)的沿发光亮度较大的方向射出的光的反射作用，来对所述LED光源(20)的沿发光亮度较暗的方向射出的光进行补光。

3.如权利要求1或2所述的LED白色防撞灯单元(10)，其特征在于，

所述LED白色防撞灯单元(10)的所述金属基板(30)能对其唯一的所述LED光源(20)进行散热。

4.如权利要求3所述的LED白色防撞灯单元(10)，其特征在于，

所述金属基板(30)由散热性好的金属构成。

5.一种LED白色防撞灯组件(1)，其特征在于，

所述LED白色防撞灯组件(1)由多个权利要求1至4中任一项所述的LED白色防撞灯单元(10)组装而成，

在所述LED白色防撞灯组件(1)中，将多个所述LED白色防撞灯单元(10)在上下两侧均呈阶梯型排列分布。

6.如权利要求5所述的LED白色防撞灯组件(1)，其特征在于，

所述LED白色防撞灯组件(1)配置成排列在上一层的LED白色防撞灯单元(101A、102A、101B、102B)的金属基板位于比排列在下一层的LED白色防撞灯单元(102A、103A、102B、103B)的光学反射件的基端更远离所述下一层的LED白色防撞灯单元(102A、103A、102B、103B)的LED光源的位置处。

7.如权利要求6所述的LED白色防撞灯组件(1)，其特征在于，

位于上侧最底层的LED白色防撞灯单元(103A)的金属基板的底面与下侧最底层的LED白色防撞灯单元(103B)的金属基板的底面贴合。

8.如权利要求5至7中任一项所述的LED白色防撞灯组件(1)，其特征在于，

所述LED白色防撞灯组件(1)为可扩展阵列。

9.如权利要求5至7中任一项所述的LED白色防撞灯组件(1)，其特征在于，

所述LED白色防撞灯组件(1)在上侧和下侧均具有三层台阶，

每一层台阶具有十个所述LED白色防撞灯单元(10)。