CN106195919A - 允许在其中心集成附加功能的航空器照明设备 - Google Patents

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Abstract

这种航空器的照明设备包括中空圆筒状主体(2)、安装在该中空圆筒状主体中的一组发光二极管(7)和至少一个反射器(11)，所述反射器接收所述发光二极管发射的光束，并设计为将所述光束在所述设备的照明方向上引导。所述发光二极管以这种方式安装在筒状支架(6)上：所述发光二极管径向设置在所述圆筒状主体中。

Description

允许在其中心集成附加功能的航空器照明设备
技术领域
本发明通常涉及航空器的LED(发光二极管)照明设备。
在一种应用中，本发明涉及“起飞灯”或“着陆灯”类型的LED灯，或者涉及“滑行灯”类型的灯。实际上，航空器通常包括多个外部照明设备，每个照明设备用于外部区域的照明，使这些照明设备用作为航空器的飞行或滑行阶段的功能。因此，航空器的照明系统能够提供滑行功能(通常由英文术语“taxi light(滑行灯)”表示)、起飞功能(“take offlight”起飞灯)和着陆功能(“landing light”着陆灯)。
然而，本发明还涉及用作搜索和着陆灯的直升机照明设备。
背景技术
以英语术语“take off light(起飞灯)”和“landing light(着陆灯)”而为人熟知的航空器的起飞灯和着陆灯、以及直升机的搜索和着陆灯都极其强大，以便能够照亮足够的范围，例如200m至500m的量级，以便使飞机的起飞灯和着陆灯能够有效地照亮跑道，或者使直升机的搜索和着陆灯能够有效地照亮地面。因此，这些灯通常能够提供几十万坎德拉的光强。
可以理解的是，对于航空应用，灯的尺寸以及这些灯能够提供的光照强度构成了灯的设计过程中必须考虑的标准。
灯的尺寸通常由PAR编号表示，该编号以英寸为单位的八分之一表示灯的直径。因此，尺寸PAR 36对应于41/2英寸的直径，即114mm的直径，PAR 46对应于53/4英寸的直径，即145mm的直径，以及PAR 64对应于8英寸的直径，即203mm的直径。
现有技术中，在客运飞机和某些直升机上使用的、并配置有卤素源的起飞灯和着陆灯的尺寸通常为PAR 64。使用发光二极管源的近期照明系统具有相似的前面尺寸。这些照明系统的直径约为200mm。
通常，LED灯包括反射器，该反射器在横断面上表现出普通抛物线形状的截面，在该反射器内侧安装有一排发光二极管，这些发光二极管彼此连接并设置为接近由反射器限定的抛物线的焦轴。
文件WO 03/095894可涉及到这方面。在该文件中，使发光二极管朝向照明方向。
如文件EP 1 731 423、EP 2 450 279和EP 2 131 104所描述的，将二极管定向为垂直于照明方向也是已知的。
还可参考文件EP 1 077 344，该文件描述了包括成排布置的发光二极管的照明设备。
发明内容
据此，本发明的目的是提供一种航空器的、使用发光二极管的照明设备，该照明设备包括大量二极管以获得足够功率并因此照射足够范围，同时允许集成有能够执行附加功能的装置。
因此，本发明涉及一种航空器的照明设备，该设备包括中空圆筒状主体、安装在该中空圆筒状主体内部的一组发光二极管和至少一个反射器，所述反射器接收所述二极管发射的光束，并设计为将所述光束在所述设备的照明方向上引导。
所述二极管以这种方式安装在圆筒状支架上：所述二极管径向设置在所述圆筒状主体中。
因此，通过将二极管径向安装在圆筒状支架上，可以在圆筒状主体的中心闲置出空间，在该空间中可容纳辅助装置。
这种布置还能够大幅度减少光源的总体尺寸，这是因为这种布置能够增加LED的密度，即增加LED的数量，并因此闲置出可以用于安装散热器的体积，该散热器能够消散由二极管或二极管的电子电源卡释放的热量。因此可以获得与较大尺寸的灯相似的性能。
这种空间还可用于在灯的内部放置能够提供其他功能的装置，例如障碍物探测器或照相机。
在一个实施例中，筒状支架为具有多边形轮廓的筒状支架。换句话说，筒状支架为具有多边形底座的筒状支架。
在这种情况下，具有多边形轮廓的筒状支架的每个侧面包括多个二极管。
作为变型，所述支架为环形支架，所述环形支架的中心安装有至少一个用于执行附加功能的装置。
所述照明设备可包括至少一个用于执行附加功能的装置，该装置可从照相机、雷达或传感器之中选择。
应当注意的是，用于执行附加功能的装置由玻璃覆盖，所述玻璃对于由所述装置发射的和/或由所述装置检测的辐射是透明的。
可对玻璃做出规定以使其配置有除冰工具。
在一个实施例中，所述支架包括前面，所述前面包括用于消散热能的散热器，所述散热器为环状或圆盘状。
按照根据本发明的设备的另一特征，所述二极管安装在固定到所述支架上的至少一个印刷电路上。
在一个实施例中，所述设备包括用于为安装在所述主体中的二极管进行供电的电子卡。
所述设备还可包括以密封形式覆盖所述二极管和所述反射器的环形玻璃。
在一种实现中，所述主体包括后面，所述后面能够包括用于消散热能的散热器。
优选地，所述设备包括一组旋转的反射元件，所述反射元件具有典型的抛物线状母线。
在一个实施例中，每个二极管与反射元件相关联。
还可提供，以关于所述设备的照明方向倾斜的方式安装的反射元件。
最后，可对反射元件做出规定，以使所述反射元件由覆盖有光反射铝层的注塑塑料制成。
附图说明
通过阅读以下仅以非限制性实施例的方式给出的说明书并参照附图，本发明的其它的目的、特征和优点将变得显而易见，其中：
-图1为根据本发明的、航空器的照明设备的第一实施例的立体图；
-图2为图1所示的照明设备的剖视图；
-图3为根据实施例的第二示例的、航空器的灯的立体图；
-图4和图5为图3所示的灯的通过两个垂直平面的剖视图。
具体实施方式
在图1和图2中，示出了航空器的发光二极管照明设备，且该照明设备由一般附图标记1表示。
这种照明设备旨在构成着陆灯或起飞灯。
该照明设备还可用作直升机的搜索和着陆灯。
在实施例的设想示例中，设备1是具有“PAR 64”型号的灯。
当灯采用任何其他型号时当然不会超出本发明的范围。因此，还可设想尤其是二极管的数量、反射元件、灯的直径、所发射的光束的特征或主体的布置或形状的其他变型。
这里的照明设备包括主体2，该主体包括朝向光的发射方向的前面3以及相对的后面4。
主体2具有由后面4上背部5闭合形成的中空圆筒形状，且中空圆筒形状在这里具有203毫米的直径。
该圆筒状主体在内部包括支架6，该支架上安装有一组二极管7。
在各实施例中该支架可具有各种形状。在图1和图2所示的实施例中，圆筒状支架具有多边形底座并具有整体环形形状。
环形支架包括圆筒状内壁8、通过圆筒状端边缘10向前延伸的多边形外表面9，该外表面上安装有二极管7。
支架的多边形轮廓，在该实施例中是八边形，构成了用于安装发光二极管的区域。多边形支架的每个侧面在这里均包括5个二极管，这些二极管安装在印刷电路上，优选安装在具有绝缘金属基板(或称为IMS)的印刷电路上，该绝缘金属基板(或IMS)尤其适用于安装功率二极管。
在所示的实施例示例中，多边形支架的每个侧面容纳5个二极管，使得该设备包括围绕多边形支架均匀分布的40个二极管。
此外，在支架的外周壁与主体2之间，设备包括8个反射器11，每个反射器由几个反射元件的并列组件构成，且每个反射器位于支架的多边形侧面的一个侧面上。
反射元件由旋转反射镜的、通常是抛物面的部分构成，且每个反射元件设置为面对一个发光二极管。
最后，对于光束是透明的环形玻璃13固定在主体2上、并位于形成在支架的圆筒状边缘10上的槽中，且该环形玻璃位于由二极管发射的光束以及被反射元件反射的光束的路径中。
最后，发光二极管由电子电源卡14供电，在这种情况下电子电源卡为环状并固定在支架上，且该电子电源卡容纳在内部的圆筒状壁的外表面与支架的多边形壁的内表面之间。
可以理解的是，圆筒状主体中的二极管以径向方式在具有多边形轮廓的支架上的安装以及环形玻璃的使用使得能够在照明设备的中心闲置出腔体L。
此外，多边形支架可包括以构成散热器的形式成形的闭合的前面15，该散热器能够消散设备运行期间由二极管和电子电源卡释放的热能。
在前面经常暴露于外部元件的情况下，散热器定位在前面实际上是有利的，并因此被很好地冷却。
在腔体L中，该设备包括一个或多个能够执行附加功能的辅助装置17。
该辅助装置可以是传感器、雷达或照相机。在这种情况下，可设置有尤其是程控的、还用于保证对这种辅助项装置进行控制的电子电源卡。
可以看出，该装置覆盖有玻璃G，该玻璃对光透明或者以通用的方式对辐射透明，尤其是对电磁辐射透明，该光或辐射由该装置或由安装在腔体L中的装置发射和/或检测。有利的是，该玻璃可设置有除冰工具，这些除冰工具本身是常规类型。
应当注意的是，装置17的存在是可选的。不存在装置17时，电子卡可以是圆柱状的，且形成有散热器的前面15可以是圆盘状的。
应当注意的是，其上安装有IMS印刷电路的支架固定在主体上。此外，设置在多边形支架的前面上的散热器与支架一体形成。因此在二极管、附加装置17与散热器之间获得高效的热耦合。
反射元件不参与由二极管释放的热量的消散，这样，反射元件可由镀金属的注塑塑料制成。例如，反射元件为覆盖有光反射铝层的注塑塑料。
然而，如图1和图2所示，后面上也可设置有形成在主体2中的第二散热器18。
在一个实施例中，设置在多边形支架的每个侧面上的光模块是相同的。
如前所述，设置在多边形支架的每个侧面上的每个模块将设置有例如5个二极管。这些二极管例如可以是当它们被提供1000mA电流时能够发出270流明的光照强度的二极管。
关于包括多边形支架、且多边形支架的每个边具有130mm的侧面尺寸的照明设备中的反射器，该反射器还表现为整体多边形形状，该整体多边形形状在这里包括8个相同的模块，每个模块对应于LED照明模块。每个反射模块包括5个反射元件，在这种情况下反射元件为具有4mm的焦点、21mm的高度和26.5mm的深度的抛物面。当然二极管将被定位成使得它们位于反射器的焦点处。
可以看出，这样的照明设备能够发出730000坎德拉量级的峰值强度以及在73000坎德拉(即峰值强度的10％)处的+/-4.65°的圆形场。考虑到具有85％的反射系数的反射器，对于出射的10800流明，有用场中的光通量为5740流明，即为53％的光学效率。
发光二极管具有3瓦的功率和1平方毫米的发射面积。
最后，应当注意的是，着陆灯或起飞灯通常在最大强度的10％处产生具有12°×8°(+/-6°×+/-4°)的典型角发散的椭圆光束。
如图1所示，可对沿水平线延伸的两个径向相对的反射元件E1和E2做出规定，使这两个反射元件将以关于设备的照明方向倾斜的方式安装并朝外呈几度的角度，例如朝外呈3°的角度，以便这些反射元件的轴线发散。由于这个特点，该设备在62000坎德拉(即这里为620000坎德拉的峰值强度的10％)处呈现11.2°×9°(正或负5.6°×正或负4.5°)的圆形椭圆场。考虑具有85％的反射系数的反射器，对于发射的10800流明，有用场中的光通量为5640流明，即52％的光学效率。
现在将参照图3-图5对根据本发明的照明设备20的第二实施例进行描述。
这些图中所示的灯20还包括圆筒状主体21，该主体具有轴线X-X'和145mm的外径，以使得这里的灯的尺寸为PAR 46。主体包括前面22和相对的后面23，光束通过前面被传送。
主体21包括以中空筒状形式产生的环形支架24，围绕该环形支架绕有印刷电路25，该印刷电路包括一组径向(即垂直于主体21的轴线X-X')布置的发光二极管26。
例如，印刷电路25可包括围绕支架24规则分布的40个发光二极管26。
在各实施例中，印刷电路可以是柔性的。作为变型，该印刷电路可以是非柔性的，成型为适应于环形支架24的直径。
如图4所示，在前面22的水平处，主体包括腔体27，该腔体的内部由支架24限定，外部由外围壁28和背部29限定。
可以看出，背部29在支架24附近包括槽30，该槽内安装有设置为环形的、一组并列的抛物面反射元件，例如31，每个反射元件放置为面对二极管26，使得每个二极管26放置在反射元件的焦点。
并列的反射元件31联合地构成反射器，该反射器接收由发光二极管发射的辐射，以便将辐射沿照明方向(即平行于轴线X-X')引导。
从图3和图4可看出，在由反射器反射的光束的路径中放置有对于光是透明的环形玻璃32。
可以看出，环形支架上的发光二极管的安装、呈环形的反射元件31的安装和环形玻璃32的使用使得能够在内部放置有环形支架的主体的中心留下闲置空间，该闲置空间包括整体圆筒状壁34和横向端壁35，该横向端壁构成促进LED产生的热量的消散的散热器。
环形支架24通过诸如36的螺钉固定到主体。该支架构成了钟状物，在该钟状物之下放置有用于为二极管26供电的电子卡37，该电子卡本身连接到导体层38，以便这种电源卡37也被连接为与散热器35进行热交换。
主体21还在其后面23上设置有第二散热器39，该第二散热器也有助于LED产生的热量的消散。
然而，在灯的前面22通常暴露于外部元件的情况下，前面22上的散热器35的存在是有利的，因此前面能有效地被冷却。
此外，反射元件和二极管的环形布置使得能够增加二极管的密度，从而产生非常高的强度的光并具有小的整体尺寸。尤其注意的是，这种具有PAR 46型号的灯能够获得450000-600000坎德拉量级的强度。
在一个实施例中，参照图3-图5描述的灯包括反射器，该反射器由40面具有等于4mm的焦点的旋转抛物面反射镜构成。40面反射镜的轴线位于距离灯的主轴47mm处。每面反射镜覆盖9°的角度。该灯包括40个发光二极管，每个发光二极管设置在40面反射镜中的一面的焦点处。由40面反射镜构成的反射器具有136mm的直径，即每面旋转抛物面反射镜的半径为21mm。这种灯使得能够获得600000坎德拉的峰值强度以及60000坎德拉处的±5°的圆形场。考虑到具有90％的反射系数的反射器，对于发射的10800流明，有用场中的光通量为5200流明，即48％的光学效率。
此外，在航空器的照明系统中使用灯的情况下，由于二极管和反射元件的特定布置而使所获得的灯的前面直径的减小能够使这些灯容纳在机翼的前缘中，同时具有有限尺寸的透明窗口。
灯的尺寸的减小也有利于具有PAR 46型号的灯在直升机上的安装，以便构成搜索灯，同时具有类似于具有PAR 64型号的灯的性能。
此外，当主体21包括足够的尺寸使得由第二散热器39在背面产生的消散足够时，设置在环形支架24的前面上的第一散热器35可被省略。此外，如图1和图2所示的实施例，在腔体中心处的闲置空间可用于在其内安装一个或多个用于执行附加功能的其他装置。
例如可以是安装提供其他照明功能的装置的问题。
还可以是在环形支架的中心安装各种类型的传感器的问题，或者甚至是以这种方式安装的照相机或雷达，例如允许飞行员在起飞期间检测障碍物。
应当注意的是，对于反射元件31，设置抛物面反射镜是有利的，该抛物面反射镜的焦点适于使用具有0.5-4平方毫米的发射区域的LED，由于这种二极管通常具有改进的输出，因此可以提高光通量。例如将可以使用具有1-10W的功率的二极管。更应当注意的是，反射元件31没有必要由金属制成，这是因为尤其由于携载有散热器35的环形支架24的存在以及反射元件不与外界空气接触，这些反射元件31不参与散热。在这方面，例如可以使用覆盖有反射铝层的注塑塑料制成的反射镜构成的反射元件31，这能够减轻重量。

Claims (15)

1.航空器的照明设备，包括：中空圆筒状主体(2；21)、安装在所述中空圆筒状主体中的一组发光二极管(7；26)和至少一个反射器(11；31)，所述反射器接收所述发光二极管发射的光束，并设计为将所述光束在所述设备的照明方向上引导，其特征在于，所述发光二极管以这种方式安装在筒状支架(6；24)上：所述发光二极管径向设置在所述中空圆筒状主体中，所述筒状支架为具有多边形轮廓的筒状支架。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，具有多边形轮廓的筒状支架的每个侧面均包括若干发光二极管(7；26)。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述支架为环形支架，所述环形支架的中心安装有至少一个用于执行附加功能的装置(17)。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，用于执行附加功能的装置从照相机、雷达或传感器之中选择。
5.根据权利要求3或4所述的设备，其特征在于，所述用于执行附加功能的装置由对于光是透明的玻璃(G)覆盖。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述玻璃配置有除冰工具。
7.根据权利要求1-5任一项所述的设备，其特征在于，所述支架包括前面(22)，所述前面包括用于消散热能的散热器(35)，所述散热器为环状或盘状。
8.根据权利要求1-7任一项所述的设备，其特征在于，所述发光二极管安装在固定到所述支架上的至少一个印刷电路上。
9.根据权利要求1-8任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括为安装在所述中空圆筒状主体中的发光二极管供电的电子卡(14；37)。
10.根据权利要求1-9任一项所述的设备，其特征在于，所述设备还包括以密封形式覆盖所述发光二极管和所述反射器的环形玻璃(13；32)。
11.根据权利要求1-10任一项所述的设备，其特征在于，所述中空圆筒状主体包括后面，所述后面包括用于消散热能的散热器。
12.根据权利要求1-11任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括一组并列旋转的并列反射元件(11；31)，所述反射元件具有典型的抛物线状母线。
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，每个发光二极管与反射元件相关联。
14.根据权利要求12或13所述的设备，其特征在于，所述设备包括以这种方式安装的反射元件：所述反射元件关于所述设备的照明方向是倾斜的。
15.根据权利要求1-14任一项所述的设备，其特征在于，所述反射元件由覆盖有光反射铝层的注塑塑料制成。
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