CN216383718U - 一种led精密进近航道指示器的光学系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED精密进近航道指示器的光学系统。共两种技术方案。第一种技术方案中，白光LED光源组位于轴线下侧反射镜后侧，其主光束平行于轴线出光；红色LED光源组位于轴线下侧反射镜下侧，其主光束垂直于轴线出光，经反射镜反射后平行于轴线出光。红白光再经由平凸透镜折射，最终得到一束以凸透镜轴线所在轴线为界上白下红的光束。第二种技术方案为第一种技术方案互换红光/白光LED光源组后沿轴线镜像，其原理与之相同。通过此光学系统可得到满足民航标准及国际标准的精密进近航道指示器的光学信号，用于指示飞行员在进近航道处以安全角度降落。

Description

一种LED精密进近航道指示器的光学系统

技术领域

本发明涉及机场助行灯具领域，具体涉及一种LED精密进近航道指示器的光学系统。

背景技术

机场助行灯具用于为飞行器在夜间或可见度低的条件下起飞、着陆、滑行时提供目视灯光引导。目视进近坡度指示系统是用于指示飞行员在进近航道处以安全下滑角度降落的助行设施，其中精密进近航道指示器(英文简称PAPI，以下以简称表示)是引导效果最好且最为常用的目视进近坡度指示系统。

精密进近航道指示器由4个发光单元组成，每个发光单元为1台PAPI灯。每台PAPI灯需要发出一束以某一角度为分界面，上白下红的分光束，要求分界面附近红白光的过渡带平坦，过渡带垂直角度范围需保证在光束中心3′弧度内及便于5′弧度内。

传统的PAPI灯是以卤钨灯作为光源，通过红色滤色片遮挡一半光束来实现白红分光束，存在功率高，光效低，灯泡寿命短，光衰等缺陷。相比之下使用LED光源的PAPI灯，在这几方面均有较大优势。

LED PAPI灯因光源发光原理不同，不能通过滤色片遮光的光学结构来实现。目前主要有以下两种光学系统：

1、红光源组与白光源组并列放置水平发光，中间通过隔板隔开光路，再通过凸透镜折射光路。此方案一般会存在过渡带较宽、局部有暗区、过渡带呈波浪纹等问题。

2、红光源组与白光源组各自独立通道，通过遮光片分别遮挡上、下半区，分别从两个凸透镜折射光路。此方案结构较为复杂，对零部件的定位和稳定性要求较高，成本也会相对较高。

针对上述问题，本发明提供了LED精密进近航道指示器的光学系统来实现精密进近航道指示器的光学需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种功率低、光效高、过渡带平坦且极窄、结构简单的LED精密进近航道指示器的光学系统。

为了达到上述目的，本发明提供了一种LED精密进近航道指示器的光学系统，包括设置在灯具壳体内部下侧的安装支架，安装支架的前部安装有平凸透镜，平凸透镜的凸面朝向灯具壳体的前部，并且平凸透镜的轴线与灯具壳体的轴线平行；平凸透镜前方的灯具壳体上安装玻璃窗。

安装支架的后部安装红光LED光源组、白光LED光源组，以及反射镜，反射镜的下边缘与平凸透镜的轴线相交，相交点位于平凸透镜的焦点附近，反射镜的镜面与平凸透镜的轴线成45°角。

红光LED光源组位于设置在反射镜的正下方，红光LED光源组(1)发出的主光束垂直于平凸透镜的轴线向上，经反射镜反射后射向平凸透镜。

白光LED光源组设置在平凸透镜轴线的下侧，并且位于反光镜的后方，白光LED光源组发出的主光束平行于平凸透镜的轴线，射向平凸透镜。

为了解决上述问题，本发明还提供了另一种技术方案，一种LED精密进近航道指示器的光学系统，包括设置在灯具壳体内部下侧的安装支架，安装支架的前部安装有平凸透镜，平凸透镜的凸面朝向灯具壳体的前部，并且平凸透镜的轴线与灯具壳体的轴线平行；平凸透镜前方的灯具壳体上安装玻璃窗。

安装支架的后部安装红光LED光源组、白光LED光源组，以及反射镜，反射镜的上边缘与平凸透镜的轴线相交，相交点位于平凸透镜的焦点附近，反射镜的镜面与平凸透镜的轴线成45°角。

白光LED光源组位于设置在反射镜的正上方，白光LED光源组发出的主光束垂直于平凸透镜的轴线向下，经反射镜反射后射向平凸透镜。

红光LED光源组设置在平凸透镜轴线的上侧，并且位于反光镜的后方，红光LED光源组发出的主光束平行于平凸透镜(6)的轴线，射向平凸透镜。

上述LED精密进近航道指示器的光学系统，优选方式下，还包括电控组件，电控组件安装于灯具壳体上，电控组件通过二芯线与红光LED光源组及白光LED光源组分别连接，并通过三芯线缆由外部直流电源供电。

上述LED精密进近航道指示器的光学系统，优选方式下，平凸透镜的轴线按水平放置。

上述LED精密进近航道指示器的光学系统，优选方式下，红光LED光源组及白光LED光源组均由带光芯的光源板、反光碗、光源安装体组成。

本发明的优点在于：

1、使用LED光源，功率低、光效高、寿命长、运行成本及维护成本低。

2、过渡带平坦且极窄，角度远小于标准要求最大值。

3、结构简单，成本低，便于量产。

附图说明

图1是本发明第一种技术方案实施例的光学原理示意图。

图2是本发明第二种技术方案实施例的光学原理示意图。

图中标号：1-红光LED光源组；2-红光光路；3-白光LED光源组；4-白光光路；5-反射镜；6-平凸透镜；7-玻璃窗；8-安装支架；9-灯具壳体；10-电控组件。

具体实施方式

如图1所示，是本发明的第一种技术方案的实施例。

一种LED精密进近航道指示器的光学系统，包括设置在灯具壳体9内部下侧的安装支架8，安装支架8的前部安装有平凸透镜6，平凸透镜6的凸面朝向灯具壳体9的前部，并且平凸透镜6的轴线与灯具壳体9的轴线平行；平凸透镜6前方的灯具壳体9上安装玻璃窗7。

安装支架8的后部安装红光LED光源组1、白光LED光源组3，以及反射镜5，反射镜5的下边缘与平凸透镜6的轴线相交，相交点位于平凸透镜6的焦点附近，反射镜5的镜面与平凸透镜6的轴线成45°角；

红光LED光源组1位于设置在反射镜5的正下方，红光LED光源组1发出的主光束垂直于平凸透镜6的轴线向上，经反射镜5反射后射向平凸透镜6。

白光LED光源组3设置在平凸透镜6轴线的下侧，并且位于反光镜5的后方，白光LED光源3组发出的主光束平行于平凸透镜6的轴线，射向平凸透镜6。

红光LED光源组1及白光LED光源组3均由带光芯的光源板、反光碗、光源安装体组成，安装于安装支架8上；反光镜5、平凸透镜6安装于安装支架8上；玻璃窗1、安装支架8、电控组件10安装于灯具壳体9上。电控组件10通过二芯线与红光LED光源组1及白光LED光源组3分别连接，并通过三芯线缆通过外部直流电源供电。

第一种技术方案，平凸透镜6的轴线按水平放置，凸面向外；反射镜5与轴线成45°夹角置于轴线上侧，其下沿与平凸透镜6的轴线相交，位于平凸透镜6的焦点附近；白光LED光源组3位于轴线下侧反射镜5后侧，其主光束平行于轴线出光；红色LED光源组1位于轴线下侧反射镜5下侧，其主光束垂直于轴线出光，经反射镜5反射后平行于轴线出光；红白光再经由平凸透镜6折射，最终得到一束以平凸透镜6轴线所在轴线为界上白下红(在光学系统内部光线是上红下白的，经平凸透镜6折射后最终射出玻璃窗7的光线是上白下红)的光束。红光光路2和白光光路4如图1所示。

红光LED光源组1和白光LED光源组3发出的光均会被反射镜5的下沿分割成两部分，仅穿透或反射过去的光可以穿过平凸透镜6。将反射镜5的下沿置于平凸透镜6的焦点附近，会使每种单色光经平凸透镜6折射后只分布在其轴线的一侧。反射镜5的下沿的位置与质量与过渡带的形状及角度直接相关，只要保证反光镜5下沿的平直和锐度，就可以获得平坦而极窄的过渡带。

第二种技术方案的实施例如图2所示，一种LED精密进近航道指示器的光学系统，包括设置在灯具壳体9内部下侧的安装支架8，所述安装支架8的前部安装有平凸透镜6，所述平凸透镜6的凸面朝向所述灯具壳体9的前部，并且所述平凸透镜6的轴线与所述灯具壳体9的轴线平行；所述平凸透镜6前方的所述灯具壳体9上安装玻璃窗7。

所述安装支架8的后部安装红光LED光源组1、白光LED光源组3，以及反射镜5，所述反射镜5的上边缘与所述平凸透镜6的轴线相交，相交点位于所述平凸透镜6的焦点附近，所述反射镜5的镜面与所述平凸透镜6的轴线成45°角。

所述白光LED光源组3位于设置在所述反射镜5的正上方，所述白光LED光源组3发出的主光束垂直于所述平凸透镜6的轴线向下，经所述反射镜5反射后射向所述平凸透镜6。

所述红光LED光源组1设置在所述平凸透镜6轴线的上侧，并且位于所述反光镜5的后方，所述红光LED光源组1发出的主光束平行于所述平凸透镜6的轴线，射向所述平凸透镜6。

平凸透镜6的轴线按水平放置，凸面向外；反射镜5与轴线成45°夹角置于轴线下侧，其上沿与平凸透镜6的轴线相交，位于平凸透镜6的焦点附近；红光LED光源组1位于轴线上侧反射镜5后侧，其主光束平行于轴线出光；白色LED光源组3位于轴线上侧反射镜5上侧，其主光束垂直于轴线出光，经反射镜5反射后平行于轴线出光。红白光再经由平凸透镜6折射，最终得到一束以平凸透镜6轴线所在轴线为界上白下红的光束。红光光路2和白光光路4如图1所示。

同理，在红光LED光源组1和白光LED光源组3发出的光均会被反射镜5的上沿分割成两部分，仅穿透或反射过去的光可以穿过平凸透镜6。将反射镜5的上沿置于平凸透镜6的焦点附近，会使每种单色光经平凸透镜6折射后只分布在其轴线的一侧。反射镜5的上沿的位置与质量与过渡带的形状及角度直接相关，只要保证反光镜5上沿的平直和锐度，就可以获得平坦而极窄的过渡带。

如图1、图2所示，上述两种技术方案的所述LED精密进近航道指示器的光学系统，均由一个红光LED光源组1、一个白光LED光源组3、一个反射镜5、一个平凸透镜6组成。其中光学系统A(第一种技术方案)平凸透镜6的轴线按水平放置，凸面向外；反射镜与轴线成45°夹角置于轴线上侧，其下沿与平凸透镜6的轴线相交，位于平凸透镜6的焦点附近；白光LED光源组3位于轴线下侧反射镜5后侧，其主光束平行于轴线出光；红色LED光源组1位于轴线下侧反射镜下侧，其主光束垂直于轴线出光，经反射镜反射后平行于轴线出光。光学系统B(第二种技术方案)为光学系统A互换红光/白光LED光源组后沿轴线镜像，其原理与之相同。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种LED精密进近航道指示器的光学系统，其特征在于，包括设置在灯具壳体(9)内部下侧的安装支架(8)，所述安装支架(8)的前部安装有平凸透镜(6)，所述平凸透镜(6)的凸面朝向所述灯具壳体(9)的前部，并且所述平凸透镜(6)的轴线与所述灯具壳体(9)的轴线平行；所述平凸透镜(6)前方的所述灯具壳体(9)上安装玻璃窗(7)；

所述安装支架(8)的后部安装红光LED光源组(1)、白光LED光源组(3)，以及反射镜(5)，所述反射镜(5)的下边缘与所述平凸透镜(6)的轴线相交，相交点位于所述平凸透镜(6)的焦点附近，所述反射镜(5)的镜面与所述平凸透镜(6)的轴线成45°角；

所述红光LED光源组(1)位于设置在所述反射镜(5)的正下方，所述红光LED光源组(1)发出的主光束垂直于所述平凸透镜(6)的轴线向上，经所述反射镜(5)反射后射向所述平凸透镜(6)；

所述白光LED光源组(3)设置在所述平凸透镜(6)轴线的下侧，并且位于所述反射镜(5)的后方，所述白光LED光源组(3)发出的主光束平行于所述平凸透镜(6)的轴线，射向所述平凸透镜(6)。

2.根据权利要求1所述一种LED精密进近航道指示器的光学系统，其特征在于，还包括电控组件(10)，所述电控组件(10)安装于所述灯具壳体(9)上，所述电控组件(10)通过二芯线与所述红光LED光源组(1)及所述白光LED光源组(3)分别连接，并通过三芯线缆由外部直流电源供电。

3.根据权利要求1所述一种LED精密进近航道指示器的光学系统，其特征在于，所述平凸透镜(6)的轴线按水平放置。

4.根据权利要求1所述一种LED精密进近航道指示器的光学系统，其特征在于，所述红光LED光源组(1)及所述白光LED光源组(3)均由带光芯的光源板、反光碗、光源安装体组成。

5.一种LED精密进近航道指示器的光学系统，其特征在于，包括设置在灯具壳体(9)内部下侧的安装支架(8)，所述安装支架(8)的前部安装有平凸透镜(6)，所述平凸透镜(6)的凸面朝向所述灯具壳体(9)的前部，并且所述平凸透镜(6)的轴线与所述灯具壳体(9)的轴线平行；所述平凸透镜(6)前方的所述灯具壳体(9)上安装玻璃窗(7)；

所述安装支架(8)的后部安装红光LED光源组(1)、白光LED光源组(3)，以及反射镜(5)，所述反射镜(5)的上边缘与所述平凸透镜(6)的轴线相交，相交点位于所述平凸透镜(6)的焦点附近，所述反射镜(5)的镜面与所述平凸透镜(6)的轴线成45°角；

所述白光LED光源组(3)位于设置在所述反射镜(5)的正上方，所述白光LED光源组(3)发出的主光束垂直于所述平凸透镜(6)的轴线向下，经所述反射镜(5)反射后射向所述平凸透镜(6)；

所述红光LED光源组(1)设置在所述平凸透镜(6)轴线的上侧，并且位于所述反射镜(5)的后方，所述红光LED光源组(1)发出的主光束平行于所述平凸透镜(6)的轴线，射向所述平凸透镜(6)。

6.根据权利要求5所述一种LED精密进近航道指示器的光学系统，其特征在于，还包括电控组件(10)，所述电控组件(10)安装于所述灯具壳体(9)上，所述电控组件(10)通过二芯线与所述红光LED光源组(1)及所述白光LED光源组(3)分别连接，并通过三芯线缆由外部直流电源供电。

7.根据权利要求5所述一种LED精密进近航道指示器的光学系统，其特征在于，所述平凸透镜(6)的轴线按水平放置。

8.根据权利要求5所述一种LED精密进近航道指示器的光学系统，其特征在于，所述红光LED光源组(1)及所述白光LED光源组(3)均由带光芯的光源板、反光碗、光源安装体组成。

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