CN106482060A - 飞机外部照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是关于一种飞机外部照明装置(2)，包括：至少一个光源(4)；光学元件(6)，所述光学元件具有面对所述至少一个光源(4)的光进入侧(6a)和光退出侧(6b)，且被构造成用于修改由所述至少一个光源(4)发射的光；至少一个光检测器(8)，所述至少一个光检测器被构造且布置成用于检测由所述至少一个光源(4)发射的所述光的被所述至少一个光学元件(6)的所述光进入侧(6a)反射的部分，所述光检测器(8)提供表示检测到的光量的检测值；以及控制和评估单元(14)，所述控制和评估单元被构造成用于基于由所述至少一个光检测器(8)提供的所述检测值而评估所述至少一个光源(4)的磨损状态。

Description

飞机外部照明装置
技术领域
本发明是关于一种包括至少一个光源的飞机外部照明装置，且具体来说是关于一种允许所述至少一个光源的使用寿命接近结束的检测的飞机外部照明装置。
背景技术
几乎所有的飞机都配备有外部灯。具体来说，大型客机具有广泛多种外部灯。实施例是导航灯或位置灯、信标灯、防撞灯或频闪灯、机翼灯、滑行灯、着陆灯、跑道转弯灯等等。这些灯具备至少一个使用寿命有限的光源。出于安全性原因，必须在到达每个光源的使用寿命结束之前更换所述光源。
因此，提供允许使用寿命接近结束的检测(NEOL检测)的飞机外部照明装置将是有益的，所述检测用于确定更换相应光源的经优化时间点。如果飞机照明装置包括多个光源，那么允许每个光源的个别NEOL检测而不需要许多额外努力将是尤其有益的。
发明内容
本发明的示范性实施方案包含一种飞机外部照明装置，包括：至少一个光源；光学元件，其具有面对所述至少一个光源的光进入侧和相对的光退出侧，所述光学元件被构造成用于修改由所述至少一个光源发射的光；至少一个光检测器；以及控制和评估单元。所述至少一个光检测器被构造且布置成用于检测由所述至少一个光源发射且由所述至少一个光学元件的光进入侧反射的光的一部分。所述至少一个光检测器进一步被构造成用于提供表示检测到的光量的至少一个检测值。所述控制和评估单元被构造成用于基于由所述至少一个光检测器提供的所述至少一个检测值而评估所述至少一个光源的磨损状态。
在本申请的上下文中使用的术语“反射”包含直接光反射，以及由光在光学元件的光进入侧处散射而造成的漫射光反射。
一种评估飞机外部照明装置的至少一个光源的磨损状态的方法，包括以下步骤：
操作所述至少一个光源以用于将光照射到至少一个光学元件的光进入侧上，所述至少一个光学元件被构造成用于聚焦已经通过所述光进入侧进入的光，且通过光退出侧发射所述经聚焦的光；
检测由所述至少一个光源发射的已经由至少一个光学元件的所述光进入侧反射的光的一部分；
提供表示所述检测到的光量的检测值；以及
基于所述提供的检测值评估所述至少一个光源的所述磨损状态。
检测和评估已经由光学元件反射的光的一部分提供自动确定飞机外部照明装置的至少一个光源的磨损状态的容易且可靠的方式。基本上，仅需要提供额外光检测器和电子评估电路。监视飞机外部照明装置的至少一个光源允许在必要时更换所述至少一个光源。这具体来说避免了当所述至少一个光源仍良好工作时对所述至少一个光源的不必要更换。这减少了飞机的维护成本和地面时间。避免了由人的因素造成的不确定性，且增强了飞行安全性。
由所述至少一个光源发射的光既定离开光学元件的光退出侧，且贡献于飞机外部照明装置的光输出。由光进入侧反射的光是在光检测器处不存在检测用途的情况下将浪费光的副产物。换句话说，由光进入侧反射且由光检测器检测到的光是飞机外部照明装置的有用光的一部分。不提供专用于评估所述至少一个光源的磨损状态的光源。
在示范性实施方案中，所述至少一个光源包括多个发光元件，具体来说是一行LED或LED阵列，从而提供便宜、有效且可靠的光源。光检测器具体来说可以布置于允许检测从照明装置中提供的多个光源/发光元件中的每一者发射的光的位置中。因此，可以用单个光检测器监视多个光源/发光元件。这相当大地最小化监视光源/发光元件的成本。
在提供多个光源/发光元件的情况中，控制和评估单元具体来说可以被构造成用于连续激活和个别地评估所述多个发光元件，以便单独地评估所述光源/发光元件中的每一者的磨损状态。这允许在必要时个别地更换所述光源/发光元件中的每一者，且避免对仍然适当工作的光源/发光元件的任何不必要的更换。替代地，这允许个别地控制所述光源/发光元件中的每一者，以便针对磨损状态进行调整。举例来说，在LED用作光源的情况中，可以用较高驱动电流驱动具有较高磨损的LED，即由于磨损而具有较低光输出的LED，从而补偿所述较高磨损。
在又一实施方案中，所述控制和评估单元包括被构造成用于存储至少一个参考值的存储器单元。根据实施方案，所述控制和评估单元被构造成用于将由光传感器提供的检测信号的实际值与所述参考值进行比较。所述参考值具体来说可以是先前存储的检测信号的值。所述控制和评估单元可以进一步被构造成用于当所述参考值与所述检测信号的实际值之间的差超过预定阈值时发出通知信号。在特定实施方案中，当所述检测信号的实际值小于参考值的70％时触发通知信号。
术语“检测信号的实际值”指代检测信号的瞬时值。可以在设定的时间间隔中测量检测信号的瞬时值，例如经由检测信号的取样，或由于例如飞机外部照明装置的通电等某些事件而进行测量。一般来说，随着时间而从检测信号取得多个实际值。
通过将检测信号的实际值与先前存储的检测信号的值进行比较，可以可靠地检测光源中的任一者的质量由于磨损所致的任何劣化。已经结合新光源产生的检测信号的先前存储的值提供允许对光源的磨损的可靠检测的很合适的参考值。
如果存在多个光源，那么对于每一光源可以存在个别参考值，且对于每一光源可以提供检测值，其中通过比较相应的检测值和参考值来针对所述多个光源中的每一者个别地确定磨损状态。换句话说，所述至少一个检测值中的每一者可以与所述至少一个光源中的相应一者相关联。
根据又一实施方案，所述至少一个光源中的每一者是LED。
根据又一实施方案，所述光学元件是准直透镜。
在又一实施方案中，飞机外部照明装置进一步包括温度传感器，所述温度传感器被构造成用于测量飞机外部照明装置内的温度且用于提供对应温度值。在此情况中，控制和评估单元可以被构造成用于当评估所述至少一个光源的磨损状态时考虑所述温度值。由于由光源发射的光量可能较强地取决于实际温度，因此当评估所述至少一个光源的磨损状态时考虑实际温度避免了由于温度改变所致的错误通知以及对光源的不必要更换。
控制和评估单元具体来说可以被构造成用于仅当测得的温度值在预定温度范围(具体来说对应于提供参考值的温度范围的温度范围)内时评估所述至少一个光源的磨损状态，以便避免由发光的温度相依性造成的故障的错误检测。
替代地或另外，控制和评估单元可以被构造成用于基于测得的温度值调整检测值和/或参考值，以便补偿由温度变化引起的检测值的改变。这还可以包含从多个参考值选择与检测信号的实际值进行比较的参考值，其中所述参考值中的每一者被指派给不同的温度或温度范围。
在又一实施方案中，飞机外部照明装置进一步包括至少一个有色发光元件，其可操作以用于校正由所述至少一个光源发射的光的色移。这允许将由飞机外部照明装置发射的光的色度保持在指定颜色窗(波长范围)内而不需要更换任何光源。
在又一实施方案中，飞机外部照明装置进一步包括外盖和参考光源。在所述实施方案中，控制和评估单元可以被构造成用于通过以下操作来确定外盖的腐蚀状态：操作参考光源以将光照射到外盖上；通过所述至少一个光检测器检测由参考光源发射且由外盖反射的光量；以及基于由所述至少一个光检测器检测到的光量评估所述外盖的腐蚀状态。
根据此实施方案的飞机外部照明装置不仅允许所述至少一个光源和/或其发光元件的自动NEOL检测，而且进一步允许自动确定透明外盖的腐蚀量。这允许确定何时外盖由于腐蚀而需要更换，从而相当大地减少维护成本而不会降低安全性。
在又一实施方案中，飞机外部照明装置进一步包括布置于外盖与所述光检测器和参考光源中的至少一者之间的额外光学元件。所述额外光学元件具体来说被构造成用于将由额外参考光源发射的光聚焦到外盖上和/或用于将由外盖反射的光聚焦到所述至少一个光检测器上。
在又一实施方案中，飞机外部照明装置进一步包括至少一个指示器元件，具体来说光学指示器元件，其被构造成用于指示飞机外部照明装置的发光元件中的至少一者需要更换。在特定实施方案中，可以提供多个指示器元件。优选地，所述多个指示器元件中的每一者被指派给发光元件中的一者，以便允许个别地单独指示发光元件中的每一者需要更换。所述光学指示器元件可以是LED。
在特定实施方案中，当飞机外部照明装置安装在飞机上时所述至少一个指示器元件从飞机外部是可见的，从而允许飞行员以及服务和维护人员在对飞机的外部检查的过程中容易确定所述至少一个光源和/或盖的状态。替代地或另外，指示器元件可以提供于飞机的驾驶舱内以允许驾驶舱机组人员的视觉检查。
在一个实施方案中，至少部分透明盖具有弧形形状，其具体来说匹配于飞机的外部轮廓，以优化所述照明装置和飞机的空气动力性质。
在一个实施方案中，飞机外部照明装置被构造成导航或位置灯、信标灯、防碰撞或频闪灯、机翼灯、滑行灯、着陆灯或跑道转弯灯，从而允许相应灯的容易且快速的维护。
上文相对于飞机外部照明装置描述的额外特征、修改和效果以类似方式适用于评估飞机外部照明装置的磨损状态的方法。与此一起公开类似的方法步骤。
附图说明
以下参考附图更详细描述本发明的示范性实施方案。
图1展示根据本发明的示范性实施方案的飞机外部照明装置的示意性横截面图。
图2展示根据本发明的又一示范性实施方案的飞机外部照明装置的示意性横截面图。
具体实施方式
图1展示根据本发明的示范性实施方案的能够进行NEOL检测的飞机外部照明装置2的示意性横截面图。
根据图1中所示的示范性实施方案的飞机外部照明装置2包括透明外盖10和支撑光源4的相对结构壁22。在图1中所示的示范性实施方案中，将光源4提供为包括布置在彼此旁边的多个发光元件16的光源布置。在附图中未展示的替代实施方案中，光源4可以仅包括单个发光元件16。发光元件16具体来说可以布置成一维条带、二维阵列/矩阵结构，或者适合于产生所需发光的任何其它图案。发光元件16可以实施为提供高度有效发光元件16的LED。取决于飞机外部照明装置2的功能，发光元件16可以被构造成发射相同颜色的光，或者它们可以被构造成发射不同颜色的光。
具有光进入侧6a和相对的光退出侧6b的光学元件6以一种构造布置于光源4与外盖10之间，其中光进入侧6a面对光源4且光退出侧6b面对外盖10。由光源4发射的光经由其光进入侧6a进入光学元件6，且经由其光退出侧6b退出光学元件6。光学元件6具体来说被提供为聚焦元件，例如聚焦透镜，也称为准直透镜，具体来说为菲涅耳透镜(Fresnel lens)，其被构造成用于聚焦由光源4发射的光，从而产生经聚焦光束24。
光源4与光学元件6的光进入侧6a之间的距离通常可以在5mm到50mm的范围内。
为了提供以高效率操作的飞机外部照明装置2，光学元件6的光进入侧6a优选地被构造成反射尽可能少的光。然而，通常由光源4发射的光的4％到5％之间的部分26仍然从光进入侧6a反射回到朝向结构壁22的方向中。通过用抗反射涂层涂覆光进入侧6a，由光进入侧6a反射的光的一部分26可以减少到1％到4％。
在所述结构壁22处提供光检测器8。光检测器8被构造成用于检测光的反射部分26且用于提供表示由光检测器8检测到的光量的检测信号。沿着结构壁22的延伸(即，在图1的垂直方向中)在光检测器8与光源4的中心之间的距离通常可以在20mm到100mm的范围中。
飞机外部照明装置2进一步配备有电子控制和评估单元14，所述单元电连接到光源4和光检测器8。控制和评估单元14被构造成用于控制光源4的发光元件16，且具体来说用于基于由光检测器8检测到的反射光量而评估发光元件16的磨损状态，从而提供NEOL检测。
为了评估发光元件16的磨损状态，控制和评估单元14个别地连续激活发光元件16中的每一者，且评估由光学元件6的光进入侧6a反射且由光检测器8检测到的光量。控制和评估单元14具体来说可以包括存储器单元15，所述存储器单元15被构造成用于存储至少一个参考值。在此情况中，具体来说通过将由光检测器8提供的检测信号与所述至少一个参考值进行比较可以确定发光元件16中的每一者的磨损状态。
具体来说，可以为发光元件16中的每一者提供不同的参考值，以便考虑取决于相应位置的不同反射角和/或不同特性(具体来说发光元件16的不同颜色)。
可以在初始的初始化阶段中产生且存储所述至少一个参考值：在已经安装至少一个新发光元件16之后，个别地激活每一新安装的发光元件16，且将由光检测器8提供的所得检测信号存储为用于相应发光元件16的参考值。
如果由光检测器8提供的实际检测信号小于所存储参考值的某一部分，例如小于70％，那么可以触发通知信号以便指示更换相应发光元件16的需要。替代地或另外，可以用不同方式，具体来说以增加的供应电流来操作相应发光元件16，以便补偿减少的发光。
飞机外部照明装置进一步包括指示器元件30，具体来说是光学指示器元件30，其被构造成用于指示更换相应发光元件16中的至少一者的需要。
在图1中所示的示范性实施方案中，当飞机外部照明装置2安装在飞机上时，所述至少一个指示器元件30从飞机外部是可见的，从而允许飞行员以及服务和维护人员在飞机的外部检查的过程中容易确定盖的状态。替代地或另外，所述指示器元件可以提供于飞机的驾驶舱内以允许驾驶舱机组人员的视觉检查。
由于由发光元件16发射的光量可能取决于实际温度，因此由提供于结构壁22处的温度传感器20检测飞机外部照明装置2内的温度，且还将已经确定参考值所处的温度存储为温度参考值。
为了避免错误的检测结果，仅当由温度传感器20测得的实际温度在所存储温度参考值附近的预定范围内时才执行NEOL检测。
替代地或另外，可以针对不同温度/温度范围存储不同参考值，和/或可以基于由温度传感器20测得的实际温度与先前存储的温度参考值之间的差而调整参考值和/或实际测得的检测信号，以便允许在广泛范围的温度中的正确NEOL检测。
为了检测发光元件16的降级可能造成的色移，可以针对颜色坐标测量在光学元件6的光进入侧6a处从发光元件16的“菲涅耳反射”。可以激活具体来说可以位于主发光元件16附近的额外有色发光元件17，以校正光输出的色移，以便使总发光保留在指定颜色窗内而不需要更换发光元件16中的任一者。
可以每当激活飞机外部照明装置2时评估所述至少一个光源4的发光元件16的磨损状态。替代地，可以在预定次数的激活之后和/或在预定时间周期和/或操作时间之后评估光源4的发光元件16的磨损状态。
图2展示根据本发明的另一示范性实施方案的飞机外部照明装置2的示意性横截面图。与图1中所示实施方案的元件相同的所述实施方案的元件是以相同参考符号表示，且将不再详细论述。
根据图2中说明的示范性实施方案的飞机外部照明装置2另外允许检测透明外盖10的腐蚀状态。
在图2中所示的实施方案中，在结构壁22处在光检测器8旁边提供参考光源18，且额外光学元件12位于光学元件6旁边处于结构壁22与透明外盖10之间。所述额外光学元件12是透镜，被构造成用于将由额外参考光源18发射的光聚焦到外盖10上和/或用于将已经由透明外盖10反射的光聚焦到光检测器8上。
当是新的时，透明外盖10仅反射极少量的光，且大部分光经由照明装置2的透明外盖10透射到展示于图2的左侧的外部空间28。
然而，在透明外盖10的使用寿命期间，其透射性质由于腐蚀而劣化，且因此，外盖10反射的光量增加。通过将由光检测器8提供的实际检测信号与在透明盖10是新的时已经确定且存储的参考值进行比较，可以确定腐蚀量。只要所述实际值与参考值之间的差超过预定限制，便可以触发指示透明外盖10的腐蚀以及需要更换透明外盖10的信号。
用于透明外盖10的腐蚀检测的光检测器8可以是用于光源4的至少一个发光元件16的磨损检测的同一光检测器8。替代地，附图中未展示的额外光检测器可以用于检测透明外盖10的腐蚀。
在又一实施方案中，控制和评估单元14还包括计数器13，其被构造成用于对指示透明外盖10的腐蚀的信号(“腐蚀信号”)进行计数，且仅在腐蚀信号、具体来说由计数器13计数的连续腐蚀信号的数目超过预定值之后才触发指示需要更换透明外盖10的信号(“更换信号”)。通过仅当腐蚀信号的数目、具体来说由计数器13计数的连续腐蚀信号的数目超过预定值时指示至少部分透明盖10的腐蚀，使得因盖的临时污染或外盖10上的临时污物积聚(使盖的透射性质劣化)造成的发出错误更换信号的风险最小化。
在所述第二示范性实施方案中，飞机外部照明装置2因此不仅允许光源4和/或其发光元件16的自动NEOL检测，而且允许自动确定透明外盖10的腐蚀量。这允许相当大地减少维护成本而不会降低安全性。
虽然已经参考示范性实施方案描述了本发明，但本领域的技术人员将了解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以做出各种改变且可用等效物代替本发明的元件。另外，在不脱离本发明的基本范围的情况下可做出许多修改以使特定情形或材料适合于本发明的教示。因此，希望本发明不限于所公开的特定实施方案，而是本发明包含属于所附权利要求书的范围内的所有实施方案。

Claims (15)

1.一种飞机外部照明装置(2)，包括：
至少一个光源(4)；
光学元件(6)，所述光学元件被构造成用于修改由所述至少一个光源(4)发射的光，且具有光进入侧(6a)和光退出侧(6b)；
至少一个光检测器(8)，所述至少一个光检测器被构造且布置成用于检测由所述至少一个光源(4)发射的所述光的被所述至少一个光学元件(6)的所述光进入侧(6a)反射的部分，所述光检测器(8)提供表示检测到的光量的至少一个检测值；以及
控制和评估单元(14)，所述控制和评估单元被构造成用于基于由所述至少一个光检测器(8)提供的所述至少一个检测值而评估所述至少一个光源(4)的磨损状态。
2.如权利要求1所述的飞机外部照明装置(2)，其中所述至少一个光源包括多个发光元件(16)，具体来说是一行LED或LED阵列。
3.如权利要求2所述的飞机外部照明装置(2)，其中所述控制和评估单元(14)被构造成用于连续激活和评估所述多个发光元件(16)。
4.如前述权利要求中任一项所述的飞机外部照明装置(2)，其中所述控制和评估单元(14)被构造成用于将由所述至少一个光检测器(8)提供的所述至少一个检测值与至少一个预定参考值进行比较。
5.如前述权利要求中任一项所述的飞机外部照明装置(2)，进一步包括温度传感器(20)，所述温度传感器被构造成用于测量所述飞机外部照明装置(2)内的温度且用于提供温度值，且其中所述控制和评估单元(14)被构造成用于当评估所述至少一个光源(4)的所述磨损状态时考虑所述温度值。
6.如前述权利要求中任一项所述的飞机外部照明装置(2)，进一步包括至少一个有色发光元件(17)，所述至少一个有色发光元件可操作以补偿由所述至少一个光源(4)发射的所述光的色移。
7.如前述权利要求中任一项所述的飞机外部照明装置(2)，进一步包括：
外盖(10)，以及
参考光源(18)；
其中所述控制和评估单元(14)被构造成用于通过以下操作确定所述外盖(10)的腐蚀状态：
操作所述参考光源(18)以用于将光照射到所述外盖(10)上；
通过所述至少一个光检测器(8)检测由所述参考光源(18)发射且由所述外盖(10)反射的光量；以及
基于由所述至少一个光检测器(8)检测到的所述光量评估所述外盖(10)的所述腐蚀状态。
8.如权利要求7所述的飞机外部照明装置(2)，进一步包括布置于所述外盖(10)与所述光检测器(8)和所述参考光源(18)中的至少一者之间的额外光学元件(12)，所述额外光学元件(12)具体来说被构造成用于将由所述额外参考光源(18)发射的所述光聚焦到所述外盖(10)上和/或用于将由所述外盖(10)反射的所述光聚焦到所述至少一个光检测器(8)上。
9.一种评估飞机外部照明装置(2)的至少一个光源的磨损状态的方法，包括以下步骤：
操作所述至少一个光源(4)以用于将光照射到至少一个光学元件(6)的光进入侧(6a)上，所述至少一个光学元件被构造成用于聚焦已经通过所述光进入侧(6a)进入的光，且用于通过光退出侧(6b)发射所述经聚焦的光；
检测由所述至少一个光源(4)发射的已经由至少一个光学元件(6)的所述光进入侧(6a)反射的光的一部分；
提供表示所述检测到的光量的检测值；以及
基于所述提供的检测值评估所述至少一个光源(4)的所述磨损状态。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述评估所述至少一个光源(4)的所述磨损状态的步骤包括将所述检测值与至少一个预定参考值进行比较的步骤。
11.如权利要求9或10所述的方法，进一步包括以下步骤：
测量所述飞机外部照明装置(2)内的温度；以及
当评估所述至少一个光源(4)的所述磨损状态时考虑所述测得的温度值。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述方法包括仅当所述测得的温度值在预定温度范围内时评估所述至少一个光源(4)的所述磨损状态，和/或基于所述测得的温度值调整所述检测值和/或所述参考值。
13.如权利要求9至12中任一项所述的方法，其中所述飞机外部照明装置(2)包括多个光源(4)，且其中所述方法包括连续激活且评估所述多个光源(4)中的每一者。
14.如权利要求9至13中任一项所述的方法，进一步包括以下步骤：
操作额外参考光源(18)，将光照射到所述飞机外部照明装置(2)的外盖(10)上；
检测由所述外盖(10)反射的光量；以及
基于由至少一个光检测器(8)检测到的所述光量评估所述外盖(10)的腐蚀状态。
15.如权利要求14所述的方法，进一步包括将由所述额外参考光源(18)发射的所述光聚焦到所述外盖(10)上和/或将已经由所述透明外盖(10)反射的所述光聚焦到所述光检测器(8)上的步骤。
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