CN111350999A - 着陆滑行灯 - Google Patents

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CN111350999A CN202010346401.8A CN202010346401A CN111350999A CN 111350999 A CN111350999 A CN 111350999A CN 202010346401 A CN202010346401 A CN 202010346401A CN 111350999 A CN111350999 A CN 111350999A
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李毅宏
乔晓涛
徐万俊
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Abstract

本发明公开一种着陆滑行灯，涉及飞机航行灯技术领域，为解决配光不均匀，无法满足飞机在着陆模式和滑行模式两种情况下不同配光需求等问题而发明。包括壳体、透镜和LED光源组件，所述透镜设置在所述壳体的顶部，所述LED光源组件位于所述壳体内且设置于所述透镜的下方；所述透镜的下端面平铺分布有若干个旋转体，所述旋转体的下端面形成有凹槽，以将所述LED光源组件的发出光汇聚为角度范围在10°～11°的10％光强角；所述着陆模式区域内形成有锯齿形台阶和瓦楞形台阶，所述滑行模式区域内形成有瓦楞形台阶，汇聚的所述发出光经过所述着陆模式区域扩散为角度范围在14°～18°的10％光强角，经过所述滑行模式区域扩散为角度范围在40°～50°的10％光强角。

Description

着陆滑行灯
技术领域
本发明涉及飞机电气照明技术领域，具体涉及着陆滑行灯。
背景技术
着陆滑行灯是飞机重要的外部照明设备，为飞机夜间安全着陆与地面滑行提供足够的光线。飞机在夜间着陆时，着陆滑行灯照明着陆场地，使飞行员能清晰地目测飞机与跑道的相对位置以及飞行高度，安全地操纵飞机着陆与地面滑行，确保飞机安全。飞机通常安装一到两个着陆滑行灯，一般安装在飞机的起落架支柱、机翼前缘或合适的整流罩上。着陆滑行灯安装的水平角度通常朝向正前方，俯仰角度需根据着陆滑行灯的安装位置、飞行员视觉高度等确定。
传统的着陆滑行灯光源多采用钨丝灯，其由于可靠性低、寿命短、功耗高等缺点，不但影响飞机飞行安全，而且增加了维护成本。随着LED光源技术的发展，使用LED光源作为光源的飞机灯具有功耗小、发热少、使用寿命长、坚固耐用等优势使得将LED光源应用在着陆滑行灯的需求日益强烈。但是将LED光源替换传统钨丝灯而应用在着陆滑行灯上容易出现配光不均匀、中心光强不足、无法满足飞机在着陆模式和滑行模式两种情况下不同配光需求的问题，故而急需解决上述问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供着陆滑行灯，用于解决配光不均匀、中心光强不足、无法满足飞机在着陆模式和滑行模式两种情况下不同配光需求等问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
着陆滑行灯，包括壳体、透镜和LED光源组件，所述透镜设置在所述壳体的顶部，所述LED光源组件位于所述壳体内且设置于所述透镜的下方；所述透镜的下端面平铺分布有若干个旋转体，所述旋转体的下端面形成有凹槽，以将所述LED光源组件的发出光汇聚为角度范围在10°～11°的10％光强角；所述透镜的上端面划分为着陆模式区域和滑行模式区域，所述着陆模式区域内形成有锯齿形台阶和瓦楞形台阶，所述滑行模式区域内形成有瓦楞形台阶，汇聚的所述发出光经过所述着陆模式区域扩散为角度范围在14°～18°的10％光强角，经过所述滑行模式区域扩散为角度范围在40°～50°的10％光强角。
进一步地，所述着陆模式区域包括着陆模式第一棱镜和着陆模式第二棱镜，所述着陆模式第一棱镜为锯齿形台阶，所述着陆模式第二棱镜为瓦楞形台阶，所述滑行模式区域包括均为瓦楞形台阶的滑行模式第一棱镜和滑行模式第二棱镜；所述着陆模式第二棱镜的位置与位于所述着陆模式区域内的多个旋转体位置对应，所述滑行模式第一棱镜的位置与位于所述滑行模式区域内的多个旋转体位置对应；通过调整着陆模式第一棱镜、着陆模式第二棱镜、滑行模式第一棱镜和滑行模式第二棱镜的面积和形状来实现配光分布的改变。
进一步地，所述瓦楞形台阶的曲线曲率可调，以调整所述发出光沿水平方向的扩散角度；所述瓦楞形台阶的母线与出光面法线的夹角大小可调，以调整所述发出光在垂直方向的偏折角。
进一步地，所述锯齿形台阶的顶面与出光面法线的夹角可调，以调整所述发出光在垂直方向的偏折角。
进一步地，所述LED光源组件包括印制电路板和分布在所述印制电路板上的多颗LED灯珠，所述LED灯珠与所述旋转体同轴线且数量对应。
进一步地，所述LED灯珠发光面的尺寸可调，以调整LED光源组件发出光经过旋转体汇聚后的角度大小。
进一步地，还包括相连的驱动电源，所述驱动电源连接所述LED光源组件，以控制位于所述滑行模式区域或着陆模式区域的多个所述LED灯珠开启或关闭。
进一步地，所述壳体靠近于所述驱动电源一端的外周均匀分布有多个散热鳍片。
进一步地，还包括位于所述透镜上方的玻璃屏，所述壳体上还固定连接有压环，所述壳体通过所述压环压住所述玻璃屏的边缘来固定所述透镜；所述玻璃屏与所述压环之间设置有第一密封圈；所述密封圈沿所述玻璃屏纵向方向上的截面为U型，材质为橡胶。
进一步地，还包括位于所述壳体底部的电源盒，所述驱动电源通过支架固定于所述电源盒内；所述壳体与所述电源盒之间还设置有第二密封圈，所述第二密封圈的材质为导电橡胶。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过在透镜的下端面设置具有汇聚光线作用的旋转体，在透镜的上端面划分为着陆模式区域和滑行模式区域，并且着陆模式区域内形成有锯齿形台阶和瓦楞形台阶，滑行模式区域内形成有瓦楞形台阶，以对LED光源组件发出的朗伯型光的光路进行二次修正，使其满足着陆模式和滑行模式的配光需求。另外，还可以通过改变透镜的参数而改变配光效果，实现不同的配光需求。
附图说明
图1为本发明提供的一种着陆滑行灯的结构示意图；
图2为本发明提供的一种着陆滑行灯中透镜在一个角度下的立体图；
图3为本发明提供的一种着陆滑行灯中透镜在另一个角度下的立体图；
图4为本发明提供的一种着陆滑行灯中透镜的主视图；
图5为本发明提供的一种着陆滑行灯中透镜的局部示意图；
图6为本发明提供的一种着陆滑行灯中LED光源组件的主视图；
图7为本发明提供的一种着陆滑行灯在着陆模式下的光斑图；
图8为本发明提供的一种着陆滑行灯在滑行模式下的光斑图；
图9为处于着陆模式下本发明提供的一种着陆滑行灯中透镜沿水平方向的剖面图；
图9a为处于着陆模式下本发明提供的一种着陆滑行灯中透镜沿水平方向的光路示意图；
图10为处于滑行模式下本发明提供的一种着陆滑行灯中透镜沿水平方向的剖面图；
图10a为处于滑行模式下本发明提供的一种着陆滑行灯中透镜沿水平方向的光路示意图；
图11为处于着陆模式或滑行模式下本发明提供的一种着陆滑行灯中透镜沿垂直方向的剖面图；
图11a为处于着陆模式或滑行模式下本发明提供的一种着陆滑行灯中透镜沿垂直方向的光路示意图。
图中，1-玻璃屏、2-压环、3-第一密封圈、4-透镜、5-LED光源组件、6-壳体、7-第二密封圈、8-电源盒、9-支架、10-驱动电源、41-聚光透镜、411-侧入射面、412-顶入射面、413-全反射面、42-扩散透镜、421-着陆模式第一棱镜、422-着陆模式第二棱镜、423-滑行模式第一棱镜、424-滑行模式第二棱镜、4231-曲线，4232-母线、51-LED灯珠。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细的说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供一种着陆滑行灯，参照图1，包括壳体6、透镜4和LED光源组件5，所述透镜4设置在所述壳体6的顶部，所述LED光源组件5位于所述壳体6内且设置于所述透镜4的下方；所述透镜4的下端面平铺分布有若干个旋转体，所述旋转体的下端面形成有凹槽，若干个旋转体组成聚光透镜41，以将所述LED光源组件5的发出光汇聚为角度范围在10°～11°的10％光强角；所述透镜4的上端面划分为着陆模式区域和滑行模式区域，所述着陆模式区域内形成有锯齿形台阶和瓦楞形台阶，所述滑行模式区域内形成有瓦楞形台阶，整个上端面形成扩散透镜42，汇聚的所述发出光经过所述着陆模式区域扩散为角度范围在14°～18°的10％光强角，经过所述滑行模式区域扩散为角度范围在40°～50°的10％光强角。
以下所述的水平方向为图4中的X轴方向，垂直方向为图4中的Y轴方向。
本发明通过在透镜4的下端面设置具有汇聚光线作用的旋转体，在透镜4的上端面划分为着陆模式区域和滑行模式区域，并且着陆模式区域内形成有锯齿形台阶和瓦楞形台阶，滑行模式区域内形成有瓦楞形台阶，以对LED光源组件5发出的朗伯型光的光路进行二次修正，使其满足着陆模式和滑行模式的配光需求。另外，还可以通过改变透镜4的参数而改变配光效果，实现不同的配光需求。一般地，处于着陆模式下需要满足10％光强角水平方向大于14°，垂直方向大于10°；处于滑行模式下需要满足10％光强角水平方向大于40°，垂直方式大于10°。
进一步地，如图3所示，所述着陆模式区域包括着陆模式第一棱镜421和着陆模式第二棱镜422，所述着陆模式第一棱镜421为锯齿形台阶，所述着陆模式第二棱镜422为瓦楞形台阶，所述滑行模式区域包括均为瓦楞形台阶的滑行模式第一棱镜423和滑行模式第二棱镜424；所述着陆模式第二棱镜422的位置与位于所述着陆模式区域内的多个旋转体位置对应，所述滑行模式第一棱镜423的位置与位于所述滑行模式区域内的多个旋转体位置对应；通过调整着陆模式第一棱镜421、着陆模式第二棱镜422、滑行模式第一棱镜423和滑行模式第二棱镜424的面积和形状来实现配光分布的改变。
参照图3、图4和图5，着陆模式第一棱镜421为锯齿形台阶，该锯齿形台阶包括锯齿形台阶立面和锯齿形台阶顶面，锯齿形台阶立面与LED光源组件5的出光面法线的夹角为0°～5°，锯齿形台阶顶面与LED光源组件5的出光面法线的夹角α为60°～90°，主要作用是将通过的光线偏折一个角度，通过改变锯齿形台阶顶面与LED光源组件5的出光面法线的夹角α可以调节通过光线的偏折角。着陆模式第二棱镜422、滑行模式第一棱镜423和滑行模式第二棱镜424为瓦楞形台阶状，上述三种棱镜的瓦楞形台阶均包括瓦楞形台阶立面和瓦楞形台阶瓦楞面，瓦楞形台阶立面与LED光源组件5的出光面法线的夹角为0°～5°，瓦楞面为弧面，该弧面是由一条曲线4231经过拉伸而形成，弧面的母线4232与LED光源组件5的出光面法线的夹角α为60°～90°；瓦楞面的功能是将通过的小角度光束沿水平方面扩散到一个较大的角度，沿垂直方向偏折一个角度；光束沿水平方向扩散的角度和曲线4231的曲率相关，沿垂直方向偏折的角度和母线4232与LED光源组件5的出光面法线的夹角α相关。
所述瓦楞形台阶的曲线4231曲率可调，以调整所述发出光沿水平方向的扩散角度；所述瓦楞形台阶的母线4232与出光面法线的夹角大小可调，以调整所述发出光在垂直方向的偏折角。所述锯齿形台阶的顶面与出光面法线的夹角可调，以调整所述发出光在垂直方向的偏折角。
为了更好地分布光源，所述LED光源组件5包括印制电路板和分布在所述印制电路板上的多颗LED灯珠51，参照图6，所述LED灯珠51与所述旋转体同轴线且数量对应。
所述LED灯珠51发光面的尺寸可调，以调整LED光源组件5发出光经过旋转体汇聚后的角度大小。
本发明提供一种着陆滑行灯的配光方法，通过调整LED灯珠51发光面的尺寸大小来调整LED光源组件5发出光经过旋转体汇聚后的角度大小；增大所述LED灯珠51发光面的尺寸，以增大所述发出光通过旋转体汇聚后的角度；减小所述LED灯珠51发光面的尺寸，以减小所述发出光通过旋转体汇聚后的角度；通过调整瓦楞形台阶的曲线4231曲率大小来调整所述发出光沿水平方向的扩散角度；增大所述曲线4231曲率，以增大所述发出光沿水平方向的扩散角度；减小所述曲线4231曲率，以减小所述发出光沿水平方向的扩散角度；通过调整瓦楞形台阶的母线4232与出光面法线的夹角大小来调整所述发出光在垂直方向的偏折角；增大所述母线4232与出光面法线的夹角，以减小所述发出光在垂直方向的偏折角；减小所述母线4232与出光面法线的夹角，以增大LED光源组件5发出光在垂直方向的偏折角；当所述母线4232与出光面法线的夹角为90°时，所述发出光在垂直方向的偏折角为0°；通过调整锯齿形台阶的顶面与出光面法线的夹角来调整所述发出光在垂直方向的偏折角；增大所述顶面与出光面法线的夹角，以减小所述发出光在垂直方向的偏折角；减小所述顶面与出光面法线的夹角，以增大所述发出光在垂直方向的偏折角；当所述顶面与出光面法线的夹角为90°时，所述发出光在垂直方向的偏折角为0°。如图7、图8所示，本发明提供的着陆滑行灯在着陆模式下的光斑图和在滑行模式下的光斑图均满足飞机外部照明领域内的应用标准。
为了在飞机处于不同模式下更好地控制配光，还包括相连的驱动电源10，所述驱动电源10连接所述LED光源组件5，以控制位于所述滑行模式区域或着陆模式区域的多个所述LED灯珠51开启或关闭。在着陆模式下，位于着陆模式区域内的多个LED灯珠51开启，其他区域的LED灯珠51关闭；相同地，在滑行模式下，位于滑行模式区域内的多个LED灯珠51开启，其他区域的LED灯珠51关闭。
为了提高LED光源组件5和驱动电源10的散热效果，所述壳体6靠近于所述驱动电源10一端的外周均匀分布有多个散热鳍片。
优选地，包括位于所述透镜4上方的玻璃屏1，所述壳体6上还固定连接有压环2，所述壳体6通过所述压环2压住所述玻璃屏1的边缘来固定所述透镜4；所述玻璃屏1与所述压环2之间设置有第一密封圈3；所述密封圈沿所述玻璃屏1纵向方向上的截面为U型，材质为橡胶。所述压环2和所述壳体6安装时，挤压第一密封圈3使其产生一定的压缩量，从而起到防水密封的作用。所述玻璃屏1的设置是为了在不影响出光的情况下保护透镜4。
进一步地，还包括位于所述壳体6底部的电源盒8，所述驱动电源10通过支架9固定于所述电源盒8内；所述壳体6与所述电源盒8之间还设置有第二密封圈7，所述第二密封圈7的材质为导电橡胶，以起到防水密封和电磁屏蔽的作用。
参照图9至图11a，本发明提供的一种着陆滑行灯处于着陆模式时：LED灯珠51发出的朗伯型光一部分经过顶入射面412折射进入聚光透镜41内部，形成小角度；一部分经过侧入射面411进入聚光透镜41内部，在全发射面413上发生全反射后形成小角度；再经过着陆模式第一棱镜421和着陆模式第二棱镜422的折射，形成一个水平方向10％光强角在14°～18°，垂直方向10％光强角在10°～11°，且向下偏折一定角度的光斑。处于滑行模式时：LED灯珠51发出的朗伯型光一部分经过顶入射面412折射进入聚光透镜41内部，形成小角度；一部分经过侧入射面411进入聚光透镜41内部，在全发射面413上发生全反射后形成小角度；再经过滑行模式第一棱镜423和滑行模式第二棱镜424的折射，形成一个水平方向10％光强角在40°～50°，垂直方向10％光强角在10°～11°，且向下偏折一定角度的光斑。由于着陆模式区域和滑行模式区域各自独立，所以着陆模式和滑行模式出光在垂直方向偏折的角度可根据实际需求设定不同的数值。由于处于着陆模式或滑行模式两种模式下，本发明提供的一种着陆滑行灯中透镜4沿垂直方向的光路示意图相似，所以此处合并提供为图11a来示意。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.着陆滑行灯，其特征在于：包括壳体、透镜和LED光源组件，所述透镜设置在所述壳体的顶部，所述LED光源组件位于所述壳体内且设置于所述透镜的下方；所述透镜的下端面平铺分布有若干个旋转体，所述旋转体的下端面形成有凹槽，以将所述LED光源组件的发出光汇聚为角度范围在10°～11°的10％光强角；所述透镜的上端面划分为着陆模式区域和滑行模式区域，所述着陆模式区域内形成有锯齿形台阶和瓦楞形台阶，所述滑行模式区域内形成有瓦楞形台阶，汇聚的所述发出光经过所述着陆模式区域扩散为角度范围在14°～18°的10％光强角，经过所述滑行模式区域扩散为角度范围在40°～50°的10％光强角。
2.根据权利要求1所述的着陆滑行灯，其特征在于：所述着陆模式区域包括着陆模式第一棱镜和着陆模式第二棱镜，所述着陆模式第一棱镜为锯齿形台阶，所述着陆模式第二棱镜为瓦楞形台阶，所述滑行模式区域包括均为瓦楞形台阶的滑行模式第一棱镜和滑行模式第二棱镜；所述着陆模式第二棱镜的位置与位于所述着陆模式区域内的多个旋转体位置对应，所述滑行模式第一棱镜的位置与位于所述滑行模式区域内的多个旋转体位置对应；通过调整着陆模式第一棱镜、着陆模式第二棱镜、滑行模式第一棱镜和滑行模式第二棱镜的面积和形状来实现配光分布的改变。
3.根据权利要求2所述的着陆滑行灯，其特征在于：所述瓦楞形台阶的曲线曲率可调，以调整所述发出光沿水平方向的扩散角度；所述瓦楞形台阶的母线与出光面法线的夹角大小可调，以调整所述发出光在垂直方向的偏折角。
4.根据权利要求2所述的着陆滑行灯，其特征在于：所述锯齿形台阶的顶面与出光面法线的夹角可调，以调整所述发出光在垂直方向的偏折角。
5.根据权利要求1或2所述的着陆滑行灯，其特征在于：所述LED光源组件包括印制电路板和分布在所述印制电路板上的多颗LED灯珠，所述LED灯珠与所述旋转体同轴线且数量对应。
6.根据权利要求5所述的着陆滑行灯，其特征在于：所述LED灯珠发光面的尺寸可调，以调整LED光源组件发出光经过旋转体汇聚后的角度大小。
7.根据权利要求5所述的着陆滑行灯，其特征在于：还包括相连的驱动电源，所述驱动电源连接所述LED光源组件，以控制位于所述滑行模式区域或着陆模式区域的多个所述LED灯珠开启或关闭。
8.根据权利要求7所述的着陆滑行灯，其特征在于：所述壳体靠近于所述驱动电源一端的外周均匀分布有多个散热鳍片。
9.根据权利要求8所述的着陆滑行灯，其特征在于：还包括位于所述透镜上方的玻璃屏，所述壳体上还固定连接有压环，所述壳体通过所述压环压住所述玻璃屏的边缘来固定所述透镜；所述玻璃屏与所述压环之间设置有第一密封圈；所述密封圈沿所述玻璃屏纵向方向上的截面为U型，材质为橡胶。
10.根据权利要求9所述的着陆滑行灯，其特征在于：还包括位于所述壳体底部的电源盒，所述驱动电源通过支架固定于所述电源盒内；所述壳体与所述电源盒之间还设置有第二密封圈，所述第二密封圈的材质为导电橡胶。
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