ES2209893T3 - Unidad de iluminacion de aeronave que usa diodos emisores de luz. - Google Patents

Abstract

Un conjunto de iluminación de aeronave para proporcionar luz de aviso externa durante el vuelo, que comprende un alojamiento adaptado para ser montado en el exterior de la aeronave, una ventana transparente que protege una abertura en el alojamiento, una fuente luminosa que comprende un conjunto ordenado de diodos emisores de luz (LED) situado en el alojamiento, y una unidad óptica también situada en el alojamiento por detrás de la ventana y frente al conjunto ordenado de LED, estando adaptada la unidad óptica para recoger la luz emitida por los LED y propagar fracciones de la luz recogida de acuerdo con una distribución angular predeterminada, tal que la luz que emerge a través de la ventana satisface los requisitos de intensidad y de distribución especificados por las regulaciones de aviación sobre iluminación.

Description

Unidad de iluminación de aeronave que usa diodos emisores de luz.

Esta invención se refiere a mejoras en la iluminación y, particularmente, a luces de aviso para uso externo en aeronaves.

Hablando en términos generales, las luces externas de aeronaves se encuentran en dos categorías principales. La primera tiene la finalidad de iluminar el espacio alrededor de la aeronave para mejorar la visibilidad del piloto, de las cuales las luces de aterrizaje son un ejemplo. La segunda es para actuar como luces de aviso con el propósito de proporcionar una aviso visible de la presencia de la aeronave a observadores tanto en tierra como en otras aeronaves.

Esencialmente, existen dos tipos de luces externas de aviso en aeronaves: luces anticolisión y luces de navegación.

Se pretende que las luces anticolisión atraigan la atención de observadores, especialmente en condiciones de poca luz y, por consiguiente, estas luces están diseñadas para emitir luz muy brillante alrededor de toda la aeronave, y normalmente están pulsadas para que parpadeen entre 40 y 100 veces por minuto. Además de la necesidad de emitir luz alrededor de toda la aeronave, las regulaciones impuestas por los organismos de aviación que gobiernan las naciones importantes - tales como la Civil Aviation Authority (CAA, Autoridad de aviación civil) en el Reino Unido y la Federal Aviation Authority (FAA, Autoridad federal de aviación) en los Estados Unidos- estipulan que debe haber una pequeña divergencia en el plano vertical. Por consiguiente, las luces anticolisión emiten idealmente luz según un patrón en forma de disco sustancialmente horizontal.

Una vez que un observador se ha dado cuenta de la presencia de una aeronave por sus luces anticolisión, las luces de navegación proporcionan una indicación de la orientación de la aeronave. Típicamente, una aeronave lleva al menos tres luces de navegación: una luz verde en el lado de estribor, una luz roja en el lado de babor y una luz blanca a popa de la aeronave. Por ejemplo, éstas pueden estar situadas, respectivamente, en el extremo de las alas y en la cola de un aeroplano. Son menos brillantes que las luces anticolisión y, generalmente, cuando se utilizan están iluminadas de forma continua.

A diferencia de las luces anticolisión, las cuales se exige que sean visibles alrededor de 360º en un plano horizontal, es importante tanto la distribución horizontal como vertical de la luz emitida desde una luz de navegación. Ello se debe a que se exige que cada luz de navegación emita luz en un plano horizontal alrededor de la aeronave a una intensidad mínima la cual varía de acuerdo con la dirección angular. Por ejemplo, no sólo se exige que las luces roja y verde emitan luz brillante directamente hacia delante de la aeronave, sino que también se exige que emitan luz hacia el lado de babor y el de estribor, respectivamente, aunque con una intensidad mínima menor que en la dirección hacia delante.

De hecho, las distribuciones angulares de luz exigidas por la FAA para una luz de navegación de estribor se muestran en la figura 1. La figura 1a muestra las distribuciones exigidas en acimutal y la figura 1b muestra la distribución angular exigida en el plano vertical. Se apreciará que la distribución correspondiente en acimutal para una luz de babor es simplemente la imagen espejo de la mostrada por la luz de estribor. Se muestra la mínima intensidad luminosa en diversos ángulos en acimutal (0º corresponde a la dirección frente a la aeronave). La FAA exige una intensidad luminosa mínima de 40 candelas entre 0º y 10º; de 30 candelas entre 10º y 20º; y de 5 candelas entre 20º y 110º.

En las luces externas de aeronaves se usan una variedad de fuentes luminosas, tradicionalmente se han empleado lámparas de filamento y tubos de destellos de xenón, pero está creciendo el uso de disposiciones ordenadas de diodos emisores de luz (LED) debido a su gran fiabilidad, robustez, vida útil y a su bajo coste.

Se apreciará que todas estas fuentes luminosas emiten luz sin colimar que diverge en amplios ángulos. Como ya se dijo, esto puede crear problemas, particularmente para las luces de aviso, allí donde se deben satisfacer las regulaciones de emisión de luz impuestas por las autoridades de aviación de los gobiernos importantes. En consecuencia, ha sido práctica común proporcionar reflectores, por ejemplo, con el fin de desviar la luz emitida en la forma deseada. Sin embargo, el uso de reflectores posteriores no es una opción cuando los LED se montan en la superficie, como normalmente es el caso.

Como se mencionó, los LED convencionales generalmente emiten luz con una variación angular suave que abarca un ángulo ancho, de tal modo que, si estuvieran incluidos en las figuras 1a y 1b, la luz aparecería aproximadamente circular. De hecho, las lámparas LED emiten luz hasta aproximadamente 60º hacia cada lado en acimutal respecto de la dirección de proa. Así, con el fin de cubrir el intervalo exigido de emisión en acimutal de 0º a 110º, las luces de navegación de babor y estribor se deben separar de la dirección de proa de la aeronave. Típicamente, apuntan lejos de la dirección de proa, por ejemplo, a aproximadamente 30-35º y, por consiguiente, la luz más brillante no se emite en la dirección de proa de la aeronave como sería deseable. Por consiguiente, la intensidad luminosa es demasiado débil para cumplir con la intensidad exigida por la FAA en la dirección de proa.

Por lo tanto, una bombilla de sustitución para una luz de navegación típica que incluye tanto LED visibles como LED de IR para operaciones de la tapa, tales como las mostradas en WO98/21917 A1 de LFD Limited, producirá un patrón de iluminación divergente.

La colimación de la luz emitida por los LED en una luz externa de aeronave se conoce por GE 2.307.977 A1 de Chapman y Bloxham. En la realización particular descrita, la luz de aeronave es una luz de aterrizaje que comprende una lámpara halógena central para producir un rayo luz visible rodeado por un anillo de varios LED de IR. La luz de aterrizaje puede ser conmutada entre los modos normal y cubierto. Algunos de los LED de IR tienen lentes plano-convexas discretas asociadas con ellos, estando montadas estas lentes individualmente sobre una placa con el propósito de colimar la luz emitida desde el diodo por debajo en un rayo estrecho, mientras se permite que otros emitan luz de IR de la forma normal a través de las aberturas correspondientes en la placa para proporcionar una iluminación de superficie para pilotos que llevan gafas de visión nocturna (NVG).

Sin embargo, Chapman y Bloxham simplemente coliman la luz a medida que se propaga a través de las lentes, y no ofrece ninguna sugerencia o ayuda al dirigir la luz emitida en una distribución angular deseada.

El solicitante ha buscado tratar las desventajas, mencionadas en lo que antecede, asociadas con las luces LED de aviso. Por consiguiente, es un objetivo de la invención proporcionar una luz de aviso para una aeronave que emita luz con una distribución angular con picos en la dirección de proa y/o horizontal.

A partir de un primer aspecto, por lo tanto, la invención reside en un conjunto de iluminación de aeronave para proporcionar una luz externa de aviso durante el vuelo que comprende un alojamiento adaptado para ser montado en el exterior de la aeronave, una ventana transparente que protege una abertura en el alojamiento, una fuente luminosa que comprende un conjunto ordenado de LED (más de uno) situado en el alojamiento, y una unidad óptica también situada en el alojamiento por detrás de la ventana y frente al conjunto ordenado de LED, estando adaptada la unidad óptica para recoger la luz emitida desde los LED y propagar fracciones de la luz recogida de acuerdo con una distribución angular predeterminada, tal que la luz que emerge a través de la ventana satisface los requisitos de intensidad y de distribución especificados por las regulaciones de aviación sobre iluminación.

Por medio de la presente invención, la luz divergente emitida por los LED que incide sobre la unidad óptica se propaga a través del medio óptico y emerge con intensidad variable sobre una gama de ángulos. De este modo, es posible desviar una proporción significativa de la luz, la cual para una luz de navegación sería emitida, en caso contrario, hacia los lados, en una dirección hacia delante y, por consiguiente, permite que la luz supere con mucho la intensidad mínima exigida enfrente de la aeronave. Esto contrasta bruscamente con el convencional conjunto ordenado de LED desnudos, en el cual la mínima intensidad luminosa hacia delante no se cumple. Para una luz anticolisión, es posible desviar una parte significativa de la luz que seria emitida, en caso contrario, en una dirección vertical y, por ello, sería despilfarrada, hasta una dirección horizontal aumentando de este modo la intensidad luminosa allí donde fuera necesario. Con otras palabras, la invención ha hecho posible realizar todos los beneficios de los LED como una fuente luminosa en luces de aviso de aeronaves.

Cuando el conjunto es para una luz externa de navegación durante el vuelo, la unidad óptica está adaptada para redirigir, en una dirección sustancialmente hacia delante respecto de la orientación de una aeronave a la cual se ha fijado la luz de aviso, al menos algo de la luz que, de otro modo, sería emitida por el LED en una dirección sustancialmente lateral respecto de la orientación de la aeronave.

Alternativamente, cuando el conjunto es para una luz externa anticolisión durante el vuelo, la unidad está adaptada para dirigir hacia el plano horizontal al menos algo de la luz que, en caso contrario, sería emitida desde los LED en direcciones que divergen del plano horizontal, estando el plano horizontal relativo al eje longitudinal de la aeronave a la cual está fijada la luz de aviso.

En una realización preferida, sustancialmente toda la luz emitida por los LED situados directamente por detrás de la unidad óptica incide sobre ella. De este modo, casi nada de la luz emitida por los LED se desperdicia y toda la luz está disponible para ser propagada como se desee. La unidad óptica puede incorporar medios ópticos refringentes, difrangentes o reflectantes, o cualquier combinación de la misma para propagar selectivamente la luz.

Convenientemente, la unidad óptica comprende primeros medios ópticos, preferiblemente medios ópticos refringentes tales como una pluralidad de lentes, para recoger la luz incidente. Ventajosamente, cada LED tiene una lente asociada. Por ejemplo, cada LED puede tener una lente individual situada inmediatamente en frente de la misma, de tal forma que la unidad óptica incluye un conjunto ordenado de lentes para que coincidan con el conjunto ordenado de LED. Preferiblemente, estas lentes son lentes convexas, típicamente lentes circularmente simétricas, allí donde se desea controlar la luz tanto en el plano horizontal como en el vertical, y están provistas sobre la superficie de la unidad óptica que se enfrenta al conjunto ordenado de LED.

Allí donde se desea el control de luz únicamente en un plano, por ejemplo en luces anticolisión, puede ser suficiente proporcionar un conjunto ordenado de lentes cilíndricas convexas, por ejemplo estando provista una de dichas lentes por fila o columna de LED. Además, con el fin de conseguir una eficacia adicional en la recogida de luz, se prefiere particularmente que las lentes cilíndricas sean esféricas. Por consiguiente, las lentes cilíndricas formarán, generalmente, una serie de sierras montañosas alineadas con los LED.

La redistribución luminosa deseada se puede conseguir de otras formas. Por ejemplo, el primer medio óptico puede incluir, adicionalmente, una o más estructuras internas de reflexión (TIR), que se extienden preferiblemente desde la superficie de la lente, o de cada una de las lentes.

La unidad óptica puede incluir segundos medios ópticos además del primer medio óptico. Dichos segundos medios ópticos estarán dotados, generalmente, en situaciones donde el primer medio óptico no esté adaptado para conseguir, o no sea capaz de conseguir la distribución angular deseada, por sí mismo. Por ejemplo, cada lente convexa en el primer medio óptico, recoge la luz divergente emitida por su LED asociado, el cual es efectivamente una fuente puntual que produce ondas esféricas, y dirige la luz a través de la unidad hacia el segundo medio óptico provisto en la cara opuesta de la unidad óptica.

El segundo medio óptico también comprende, preferiblemente, el medio refringente, por ejemplo en forma de uno o más primas, siendo particularmente preferidos los prismas triangulares para luces de navegación. En general, dichos primas estarán provistos sobre la superficie opuesta de la unidad óptica respecto del conjunto ordenado de lentes. La luz que emerge desde el o desde cada prisma, y por lo tanto desde la unidad óptica, se refracta y el ángulo de refracción dependerá del ángulo de incidencia en la cara apropiada del prisma. Por consiguiente, la forma y la configuración de las lentes y del (de los) prima(s) están coordinadas para proporcionar la distribución angular exigida de la luz emergente.

Un conjunto ordenado de diodos en una luz de navegación de estribor o de babor, usualmente estará apuntando a un ángulo que se aleja de la dirección de proa de la aeronave con el fin de proporcionar la iluminación necesaria alrededor de 110º en el plano horizontal como se muestra en la figura 1a. Este ángulo en acimutal debe ser, por supuesto, de al menos 20º, pero históricamente se ha establecido en aproximadamente 30-35º, para proporcionar la intensidad requerida de iluminación. Por consiguiente, en la presente invención puede ser adecuado proporcionar al menos un prisma que sirva para dirigir al menos algo de luz a los ángulos periféricos mayores de la distribución requerida.

En una realización particularmente preferida, las lentes convexas son uniformes y producen ondas planas (es decir, luz colimada) las cuales inciden, subsiguientemente, sobre una pluralidad de prismas. Sin embargo, las lentes pueden actuar alternativamente para enfocar o desenfocar la luz emitida hacia el prisma o hacia cada uno de los prismas. A medida que la luz se propaga típicamente desde cada lente convexa en una dirección común, la variación de los ángulos de las caras de prismas bien en el plano horizontal y/o en el plano vertical se traduce en una variación de la dirección de propagación de luz desde la unidad óptica bien horizontalmente y/o verticalmente. Por ello, la selección cuidadosa de los ángulos de las caras de prisma permite que la distribución angular exigida sea emitida por la luz de aviso.

Para luces anticolisión, la cara de la unidad óptica opuesta al primer medio óptico puede ser sencillamente plana, con otras palabras, sin segundo medio óptico. Por otro lado, cuando el primer medio óptico incluye estructuras TIR, es más sencillo, desde un punto de vista de fabricación, que se incluyan dichas estructuras conjuntamente con lentes discretas, una por LED. Sin embargo, se apreciará que el uso de lentes discretas ocasiona no solamente en el control luminoso en el plano vertical, allí donde se precisa control, sino también en el plano horizontal, allí donde no se precisa control. Con el fin de compensar esto, el segundo medio óptico comprende preferiblemente una o más lentes opuestas a los prismas. Dichas lentes pueden ser típicamente cilíndricas o anamórficas. Se pueden usar lentes de cabezal que tienen los ángulos de curvatura horizontal y vertical apropiados para proporcionar el ajuste requerido.

Ventajosamente, el o cada uno de los medios ópticos están formados como una parte integral de la unidad óptica. Por ejemplo, la unidad óptica puede comprender un elemento en plástico moldeado en el cual los medios ópticos primero y segundo, tales como las lentes y los prismas, están formados sobre las correspondientes superficies durante el proceso de moldeado.

Los LED pueden estar dispuestos en cualquier configuración deseada, por ejemplo en un conjunto ordenado cuadrado o rectangular, para formar filas y columnas. Sin embargo, los LED pueden igualmente estar dispuestos en un círculo, bien radialmente o concéntricamente.

Además, los LED puede comprender una pluralidad de grupos de LED, estando conectados los grupos de LED en paralelo, y comprendiendo cada grupo una pluralidad de LED conectados en serie. Esta disposición incorpora redundancia de construcción, la cual impide el fallo catastrófico del conjunto ordenado de LED debido a que si uno diodo falla, no falla toda la unidad. Además, únicamente fallará el grupo o cadena de diodos que contienen el LED defectuoso y las cadenas restantes no se verán afectadas. Cada cadena de LED puede formar una fila del conjunto ordenado cuadrado.

Por supuesto, un conjunto ordenado cuadrado de LED requerirá deseablemente un correspondiente conjunto ordenado cuadrado de lentes, el cual a su vez requiere deseablemente una correspondiente disposición de prismas. Si se ha de proporcionar un prisma separado para cada lente, estos también deben estar dispuestos en un correspondiente conjunto ordenado cuadrado. El solicitante ha tenido la previsión de apreciar que una fila o columna de LED puede ser asignada para emitir luz en una dirección de propagación particular deseada, tanto en el plano horizontal como vertical. Si no se desea ninguna distribución angular particular en el otro plano, un prisma de sección transversal uniforme puede ser situado por encima de la fila o columna de LED. Por otro lado, si se precisa redirección tanto horizontal como vertical, un prisma que tenga una sección transversal que varíe a lo largo de su longitud puede ser situado por encima de la fila o columna. En una disposición como esta, los prismas pueden formar una serie de cordilleras a lo largo de una superficie de la unidad óptica, por ejemplo creando una apariencia en diente de sierra al ser vista en sección transversal.

Cuando los LED están dispuestos en una pluralidad de cadenas para formar un conjunto ordenado cuadrado, cada cadena que comprende una fila del conjunto ordenado, los prismas se extienden ventajosamente a lo largo de las columnas de LED (es decir, ortogonal a las cadenas). Esto tiene la ventaja de que si falla una cadena de LED, se perderá la luz en un intervalo de direcciones de propagación simplemente reduciendo la intensidad en una pequeña cantidad en cada dirección. Y recíprocamente, si los prismas se extienden a lo largo de toda la longitud de las cadenas en sus filas, una cadena que falla podría traducirse en una pérdida significativa, e incluso total, de luz en una de las direcciones de propagación y, por lo tanto, ofrece una disposición menos preferida.

La luz de aviso, de acuerdo con la invención, comprende más adecuadamente una única unidad óptica asociada con un único conjunto ordenado de LED. Esto máximiza el beneficio inherente de crear un conjunto ordenado de lentes en lugar de lentes individuales, viz. es más fácil y menos caro fabricar la unidad óptica y, además, es más fácil y más barato montar la luz de aviso. Preferiblemente, la unidad óptica o unidad de lente se fabrica a partir de plástico moldeado.

En otro aspecto, la invención reside en una unidad óptica para usarse con un conjunto ordenado de LED en una luz de aviso de aeronave, comprendiendo la unidad medios ópticos para propagar fracciones de la luz emitida por los LED, en direcciones seleccionadas de acuerdo con una distribución angular predeterminada.

Más particularmente, la invención reside en una unidad óptica para usar con un conjunto ordenado de LED en una luz de aviso de navegación de aeronave, comprendiendo la unidad un medio óptico el cual redirige al menos algo de la luz que, en caso contrario, sería emitida por los LED en una dirección sustancialmente lateral respecto de la orientación de la aeronave, y emite una fracción de esta luz en una dirección sustancialmente hacia delante.

Alternativamente, la invención reside en una unidad óptica para usarse con un conjunto ordenado de LED en una luz de aviso de anticolisión de aeronave, comprendiendo la unidad un medio óptico el cual redirige al menos algo de la luz que, de otro modo, sería emitida por el LED en una dirección sustancialmente vertical respecto de la orientación de la aeronave, y emite una fracción de esta luz en una dirección sustancialmente horizontal.

Más especialmente, esta invención reside, además, en una unidad óptica para usar con un conjunto ordenado de LED en una luz de aviso de aeronave, comprendiendo la unidad un cuerpo transparente que tiene caras opuestas primera y segunda, estando provista la primera cara de primeros medios ópticos, tal como una pluralidad de lentes convexas, y estando provista la segunda cara de segundos medios ópticos, tales como al menos un prisma, siendo la disposición relativa de los medios ópticos primero y segundo tal que propagan luz desde la unidad de acuerdo con una distribución angular predeterminada.

Preferiblemente, el cuerpo está fabricado en plástico, y está formado por lentes, prismas, etc., integrales, tales como por moldeo. De este modo, el coste de fabricación de la unidad puede ser minimizado. Policarbonato y materiales acrílicos son particularmente adecuados para proporcionar la calidad y la resistencia ópticas deseadas, y no se distorsionan fácilmente cuando se someten al calor generado por los LED.

Típicamente, los LED se montan en superficie sobre un sustrato cerámico y la unidad óptica se mantiene enfrente del conjunto ordenado de LED sobre su sustrato. La unidad óptica puede estar en contacto con el conjunto ordenado de LED, por ejemplo los LED pueden estar encapsulados en un compuesto encapsulado, contra el cual entra en contacto la unidad óptica. Alternativamente, la unidad óptica y el conjunto ordenado de LED, ya esté o no en un compuesto encapsulado, pueden estar separados. Cualquier separación creada entre la unidad óptica y el conjunto ordenado de LED también es ventajosa ya que permite un canal para que el aire circule entremedias, permitiendo la disipación por convección de más del calor que el producido por los LED y reduciendo, de este modo, el efecto de calefacción sobre la unidad óptica.

La separación de LED y de la unidad óptica estará predeterminada de acuerdo con el diseño de la unidad óptica. En particular, esta separación es, idealmente, tal que se recoge la máxima cantidad de luz emitida por los LED. El espaciado entre los LED y la unidad óptica, que es la distancia entre los LED y el vértice de las lentes, puede ser genéricamente de hasta 5 mm, más preferiblemente entre 0,5 mm y 2 mm. De hecho, una separación de aproximadamente 1 mm es particularmente adecuada para una luz de navegación ya que está suficientemente cercana al LED para asegurar la recogida óptima de luz. Para luces anticolisión, el espaciado puede ser incluso más cercano, siendo preferido una separación de alrededor de 0,3 mm.

La separación fijada de la unidad óptica y los LED pueden ser mantenidos mediante un espaciador. Este espaciador puede estar tanto separado como estar integrado en cualquier unidad óptica, el conjunto ordenado de LED o el compuesto encapsulado. Por ejemplo, un borde puede estar provisto alrededor del perímetro de la unidad óptica de tal forma que entre en contacto con el perímetro del sustrato cerámico sobre el cual está montado el LED. Y recíprocamente, el borde puede estar integral con el sustrato cerámico. Alternativamente, la profundidad requerida de compuesto encapsulado puede ser aumentada para formar un espaciador. De este modo, el montaje correcto del conjunto ordenado LED y la unidad óptica se simplifica pues el espaciado requerido se consigue automáticamente.

El conjunto ordenado de LED y la unidad óptica pueden ser suministrados juntos como un único componente, terminado con espaciador, y al que se hará referencia en lo que sigue como una unidad de lámpara. Dicha unidad de lámpara puede ser instalada como una sustitución para un conjunto ordenado LED existente, o puede ser instalada como parte de una conjunto completo de luz con alojamiento.

Preferiblemente, la luz de aviso incluye una tapa separada para proteger la unidad óptica de los elementos. Obviamente, la tapa debe comprender una ventana transparente y no debe afectar negativamente la emisión de luz desde la unidad óptica. Sin embargo, la formación de la unidad óptica íntegramente con la tapa, de tal forma que los prismas estén sobre la superficie exterior de la tapa, es indeseable.

Como se apreciará, una aeronave se mueve a una considerable velocidad respecto de lo que le rodea. Se producirán frecuentes impactos a alta velocidad con restos, por ejemplo caucho dejado en pistas de aeropuertos o hielo en la atmósfera. Dichos impactos inevitablemente ocasionan daños a una cubierta protectora de la luz, ocasionando el desconchado o agrietado de la ventana. Si la superficie externa de los prismas que soportan la ventana, u otro elemento, actúa como lente, el desconchado o agrietado iría en detrimento del comportamiento óptico de la luz de aviso. Además, la inevitable acumulación de suciedad entre los prismas también seria perjudicial. Por consiguiente, es ventajoso que las ventanas sean relativamente baratas ya que deben sustituirse periódicamente.

Cuando las unidades de lámpara son para luces anticolisión, se apreciará que una serie de dichas unidades estarán situadas de tal forma que se enfrentan a una disposición radial para proporcionar la iluminación horizontal exigida. Una disposición hexagonal de unidades de lámpara proporciona un medio adecuado para conseguir la distribución luminosa deseada, aunque otras disposiciones pueden ser igualmente adecuadas. Por supuesto, y como ya se dijo, generalmente la unidad óptica estará adaptada para proporcionar una distribución de luz angular diferente que sea apropiada para una luz de navegación.

Además, con el fin de proporcionar una capacidad de tapa, se pueden incluir uno o más LED de IR en el conjunto ordenado de LED el cual forma parte de la luz de aviso de la invención. Alternativamente, los LED de IR u otras fuentes luminosas de IR pueden estar provistas por separado respecto de la unidad de lámpara.

Con el fin de que la invención pueda ser comprendida más fácilmente, ahora se hará referencia, únicamente a modo de ejemplo, a los dibujos que se acompañan en los cuales:

La figura 1a, a la que ya se ha hecho referencia, es un diagrama polar de la distribución angular de luz en acimutal mínima exigida para una luz de navegación de estribor estipulada por la FAA;

la figura 1b, a la que también se ha hecho referencia anteriormente, se corresponde con la figura 1a, pero para el plano vertical en lugar del plano horizontal;

la figura 2 es una vista frontal de un conjunto de luz de navegación que incorpora una unidad de lámpara de acuerdo con un aspecto de la presente invención;

la figura 3 muestra el conjunto de luz de navegación de la figura 2 desde arriba, y corresponde a una vista en sección transversal vista a lo largo de la línea X-X de la figura 2;

la figura 4 es una vista del conjunto de luz de navegación de la figura 2 desde un lado, mostrándolo con la ventana y el alojamiento retirados;

la figura 5 es una vista del conjunto de luz de navegación desde el lado opuesto al de la figura 4;

la figura 6 es una vista en sección de un conjunto de luz de navegación alternativa, de acuerdo con la presente invención;

la figura 7 es una vista en sección transversal de una unidad de lámpara de acuerdo con otro aspecto de la presente invención;

la figura 8 es una vista frontal de un típico conjunto ordenado de LED para usar en luces de aviso de aeronave;

la figura 9 es una vista en sección transversal de una unidad óptica de acuerdo con un aspecto adicional de la presente invención;

las figuras 10a y 10b son vistas en sección transversal y en planta, respectivamente, de una unidad óptica de acuerdo con otro aspecto adicional de la invención.

Las figuras 2 a 5 muestran un conjunto 1 de luz de navegación de ala para una aeronave de acuerdo con la presente invención. El conjunto 1 de luz de navegación se puede usar bien como una sustitución para luces existentes sobre una aeronave, o para instalarse en una nueva aeronave.

Para instalar el conjunto 1 de luz de navegación en el ala de un aeroplano, el conjunto se coloca con su superficie 2 plana contra una superficie del ala con su extremo 3 más ancho dirigido hacia la dirección de desplazamiento. En la realización ilustrada, el conjunto 1 de luz de navegación está fijado al extremo de un ala mediante un elemento de sujeción 4 con su superficie 2 plana situada verticalmente contra una superficie de extremo del ala, y de este modo, términos como superior e inferior deben ser tomados en consecuencia.

El conjunto 1 de luz de navegación tiene una forma externa que se corresponde con una lágrima bisectada, lo cual es ventajoso en cuanto a la aerodinámica. Un cilindro 5 hueco se extiende desde una placa 6 de montaje de metal, cerca de la mitad frontal del conjunto 1 luminoso. Cuando se instala en una aeronave, el cilindro 5 hueco se ajusta en una abertura en el ala, y proporciona un conducto para enrutar cables eléctricos.

La parte 7 externa del conjunto 1 de luz de navegación esta formada por un plástico transparente, o ventana 8 de vidrio, y por un alojamiento 9 metálico, ambos fijados a la placa 6 de montaje metálica. La ventana 8 se encuentra en la parte frontal del conjunto 1 de luz de navegación, y el alojamiento 9 opaco está situado en la parte trasera.

Una unidad 10 de lámpara, un radiador 11 y una luz 12 de tapa están alojados dentro de la parte 7 externa. La unidad 10 de lámpara rectangular a modo de losa está dirigida hacia delante y situada hacia la parte frontal del conjunto 1 por detrás de la ventana 8 de plástico transparente de tal forma que la unidad de lámpara 10 es claramente visible a través de la ventana 8. La ventana 8 simplemente protege la unidad 10 de lámpara y no altera significativamente la distribución de luz emitida. Un primer lado 13 de la unidad 10 de lámpara se monta en una cara 14 en ángulo de la placa 6 de montaje directamente enfrente de una abertura 15, y un segundo lado 16 de la unidad 10 de lámpara se monta en una esquina 17 superior del radiador 11 por encima y por detrás de la abertura 15. La unidad 10 de lámpara está, por lo tanto, inclinada formando un ángulo que se aleja de la dirección de proa de la aeronave de tal forma que señala hacia delante y hacia el lado un ángulo en acimut de aproximadamente 35º.

La inclinación de la unidad 10 de lámpara crea una cavidad 18 entre la unidad 10 de lámpara y el radiador 11 comunicada con la abertura 15 de tal forma que se puedan pasar cables directamente a través de la abertura 15 al interior de la cavidad 18 para fijarse a un conector 19 provisto en la parte trasera de la unidad 10 de lámpara.

El contacto entre la unidad 10 de lámpara y la placa 6 de montaje y, en particular, el radiador 11 está optimizado para permitir una buena conducción térmica del calor generado por la unidad 10 de lámpara lejos de la unidad 10 de lámpara. El radiador 11 está dotado de una pluralidad de profundas ranuras 20 para aumentar el área de superficie disponible para disipar calor.

Un módulo 12 de luz de tapa que incluye LED, los cuales emiten radiación IR en lugar de luz visible, puede estar situado lejos de la unidad 10 de lámpara en un orificio provisto en la parte trasera del alojamiento 9. Por consiguiente, la luz IR será transmitida en una dirección genéricamente hacia arriba y hacia atrás en beneficio de pilotos "amigos" que lleven puestas NVG.

También son posibles variaciones en el diseño de la luz de navegación. Por ejemplo, la figura 6 muestra un conjunto 1 de luz de navegación alternativa que se pretende usar con aeronaves que vuelen a velocidades subsónicas. Esto difiere más señaladamente de la realización descrita en lo que antecede, en que la parte trasera de la parte externa está definida por un gran sumidero 37 de calor sólido de metal, en lugar del alojamiento 9 metálico de paredes delgadas. En esta realización, la unidad 10 de lámpara se monta directamente en la parte frontal del sumidero 37 de calor, de tal forma que se establece un buen contacto térmico. Este sumidero 37 de calor está en contacto directo con la atmósfera y, por consiguiente, puede transferir rápidamente calor a su entorno.

Figura 7 es una vista en sección que muestra al detalle una unidad 10 de lámpara de acuerdo con la invención. La unidad 10 de lámpara comprende un contenedor 21 de metal, una unidad 22 óptica de plástico y un conjunto ordenado de LED sobre un sustrato cerámico (mostrado junto como 23). El conjunto ordenado LED sobre su sustrato 23 cerámico está montado sobre la pared 24 trasera del contenedor 21, teniendo el contenedor 21 un borde 25 el cual forma las cuatro paredes laterales de la unidad 10 de lámpara. El borde 25 está escalonado para formar un espaciador 26 integral que separa la unidad 22 óptica del conjunto ordenado 23 de LED con una separación deseada de aproximadamente 1 mm.

La figura 8 muestra un típico conjunto ordenado 23 cuadrado de LED para usar con una unidad óptica de acuerdo con la invención. El conjunto ordenado 23 comprende treinta y seis LED 27 montados en seis cadenas 28 horizontales de seis LED 27 sobre un sustrato cerámico sustancialmente cuadrado. Las cadenas 28 de LED 27 están conectadas a la alimentación eléctrica en paralelo para asegurar que si un LED 27 falla, únicamente también se apagarían los otros LED 27 de su cadena 28. Por supuesto, se apreciará que el número de LED 27 en el conjunto ordenado 23 de LED ilustrados se puede variar, como puede serlo la configuración y disposición de las cadenas 28.

La figura 9 muestra la unidad 22 óptica que forma parte de la unidad 10 de lámpara en la figura 6. La unidad óptica está moldeada a partir de plástico, y tiene una superficie 29 interna que, durante el uso, soporta un número de lentes 30 convexas uniformes, mientras su superficie 31 externa, durante el uso, soporta un cierto número de prismas 32 con bordes rectos. La unidad óptica es para usarse en una luz de navegación. Las lentes convexas 30 están dispuestas de tal forma que la luz emitida por cada LED 27 se recoge mediante una lente 30: por lo tanto, existe un número común de LED 27 y lentes 30. Por consiguiente, el conjunto ordenado 33 de lentes convexas está dispuesto para que coincida con el conjunto ordenado 23 de LED al ser instalado en la unidad 10 de lámpara. Se apreciará que el conjunto ordenado 33 de lentes mostrado en la figura 8 no se pretende usar con el conjunto ordenado 23 de LED de la figura 7, sino que está diseñado para usarse con un conjunto ordenado 23 de LED con catorce LED 27 por cadena 28.

Los prismas 32 tienen una sección transversal triangular y sobresale hacia fuera desde la superficie exterior 31 de la unidad óptica 22 con una cara 34 de pie y una cara 35 en pendiente. Esta forma triangular de un prisma 32 varía a lo largo de una columna de LED 27, de tal forma que cada prisma 32 está moldeado como una arruga 32 en la superficie 31 externa de la unidad 22 óptica. Cada arruga 32 se extiende verticalmente de parte a parte de la longitud del conjunto ordenado 23 de LED, inmediatamente por encima de una columna de LED 27. Esencialmente, cada lente 30 convexa dirige sustancialmente toda la luz emitida por su LED 27 asociado hacia una sección de prisma 32 asociada, situada inmediatamente por encima.

Además de la forma de cada prisma 32, que varía a lo largo de la longitud del prisma, las formas de los prismas 32 individuales (es decir, las arrugas 32) varían de parte a parte de la unidad 22 óptica. La figura 8 muestra que cada prisma 32 tiene una cara 34 de pie, pero el ángulo de la cara 35 en pendiente varía entre los extremos del conjunto ordenado de prismas 32, de tal forma que la altura de prismas contiguos 32 se reduce gradualmente.

Esta graduación en los ángulos de las caras 35 en pendiente entre prismas 32 contiguos, permite la producción del mejor patrón de luz emitida en el plano horizontal que mejor se aproxime al especificado por las autoridades de aviación del gobierno. Por ejemplo, la mayoría de los prismas 32 pueden ser usados para refractar luz lejos de la dirección de 35º hacia la dirección hacia delante de la aeronave, más específicamente entre los ángulos de 0º y de 20º, donde se precisa la mayor intensidad. Una minoría de los prismas 32 puede dirigir luz hacia los ángulos mayores de 20º a 110º para cumplir las 5 candelas exigidas en estas direcciones.

Se provee un prisma 36 de extremo con una cara 36a en pendiente en sentido contrario a los otros: este prisma 36 de extremo se usa principalmente para refractar luz a los ángulos acimutales más grandes de la distribución angular exigida.

Análogamente, variando la pendiente en una dirección ortogonal a lo largo de la longitud de cada prisma 32, permite la formación de una distribución angular en el plano vertical que la distribución requerida.

La unidad óptica descrita en lo que antecede trata sobre la distribución angular de intensidad luminosa tanto en los planos horizontal como vertical. Sin embargo, las unidades ópticas para modificar la distribución angular de intensidad luminosa únicamente en uno de los planos, también forman parte de la presente invención. Con este fin, las figuras 10a y 10b ilustran una unidad 40 óptica para modificar la distribución angular en un único plano, y, como tal, se pretende usar en un conjunto de luz anticolisión. Unas series de dichas unidades se montan en una distribución sustancialmente circular enfrente de correspondientes conjuntos ordenados de LED para redirigir una proporción de luz que, en caso contrario, sería emitida por encima y por debajo del plano horizontal.

Sobre una cara 42, la unidad 40 óptica está dotada de una serie de lentes cilíndricas asféricas, las cuales en conjunto crean una apariencia a modo de cordillera montañosa. Esta cara 42 estará montada, durante el uso, opuesta a un conjunto ordenado de LED (no mostrado) de tal forma que las filas y las columnas del conjunto ordenado de LED estén alineadas con las lentes 44. El conjunto ordenado de LED y la unidad 40 óptica estarán montados en el conjunto de luz anticolisión, generalmente en posición de pie dirigidos hacia fuera. Además, para crear control en la dirección vertical, la unidad 40 óptica se orienta durante el uso de tal forma que las cordilleras de lentes 44 cilíndricas discurren horizontalmente.

Se apreciará que las realizaciones de lo que antecede son simplemente ilustrativas, y que las variaciones y modificaciones no se apartan del alcance de la invención serán aparentes para aquellos expertos en la técnica.

Por ejemplo, se observará que todas las unidades 22 y 40 ópticas, ilustradas en lo que antecede, usan refracción para manipular la dirección de la luz emitida desde los LED 27. Sin embargo, además de usar elementos ópticos refringentes, el uso de elementos ópticos difrangentes y/o basados en la reflexión total interna pueden ofrecer medios igualmente eficaces para llevar a cabo la invención. Por ejemplo, en la unidad 22 óptica se podría emplear una rejilla de difracción en lugar de los prismas 32 descritos en la memoria en lo que antecede. Además, se podría usar una combinación de elementos ópticos refringentes y difrangentes, tales como un conjunto ordenado 33 de lentes para recoger luz y un emparrillado para dirigir la emisión angular de la luz desde la unidad 22 óptica.

Por consiguiente, se debe hacer referencia a las reivindicaciones anexas y a otras afirmaciones de carácter general de la memoria, en lugar de a la descripción especifica anterior como indicadoras del alcance de la invención.

Claims (30)

1. Un conjunto de iluminación de aeronave para proporcionar luz de aviso externa durante el vuelo, que comprende un alojamiento adaptado para ser montado en el exterior de la aeronave, una ventana transparente que protege una abertura en el alojamiento, una fuente luminosa que comprende un conjunto ordenado de diodos emisores de luz (LED) situado en el alojamiento, y una unidad óptica también situada en el alojamiento por detrás de la ventana y frente al conjunto ordenado de LED, estando adaptada la unidad óptica para recoger la luz emitida por los LED y propagar fracciones de la luz recogida de acuerdo con una distribución angular predeterminada, tal que la luz que emerge a través de la ventana satisface los requisitos de intensidad y de distribución especificados por las regulaciones de aviación sobre iluminación.

2. Un conjunto según la reivindicación 1, en el cual la luz de aviso es una luz de aviso de navegación y la unidad óptica está adaptada para redirigir, en una dirección sustancialmente hacia delante respecto de la orientación de una aeronave a la cual se ha fijado la luz de aviso, al menos algo de la luz que, en caso contrario, sería emitida por el LED en una dirección sustancialmente lateral respecto de la orientación de la aeronave.

3. Un conjunto según la reivindicación 1, en el cual la luz de aviso es una luz de aviso anticolisión y la unidad óptica está adaptada para redirigir hacia el plano horizontal al menos algo de la luz que, en caso contrario, sería emitida por los LED en direcciones que divergen del plano horizontal, siendo el plano, horizontal respecto del eje longitudinal de la aeronave a la cual está fijada la luz de aviso.

4. Un conjunto según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual la unidad óptica está situada respecto del conjunto ordenado de LED tal que sustancialmente, toda la luz emitida por los LED incide sobre la unidad óptica.

5. Un conjunto según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual la unidad óptica emplea uno o más elementos ópticos refringentes, elementos ópticos difrangentes y elementos ópticos basados en la reflexión total interna.

6. Un conjunto según cualquier reivindicación precedente, en el cual la unidad óptica incluye una primera estructura óptica que comprende una pluralidad de lentes adaptadas para recoger luz procedente de los LED que incide sobre la unidad óptica.

7. Un conjunto según la reivindicación 6, en el cual cada uno de los LED está asociado con una lente correspondiente de entre la pluralidad de lentes.

8. Un conjunto según la reivindicación 6, en el cual el conjunto ordenado de LED comprende una pluralidad de filas de LED, y cada una de las filas está asociada con una lente correspondiente de entre la pluralidad de lentes.

9. Un conjunto según la reivindicación 7, en el cual cada lente de la pluralidad de lentes se encuentra inmediatamente enfrente del LED con el cual la lente está asociada.

10. Un conjunto según la reivindicación 8, en el cual cada lente de la pluralidad de lentes se encuentra inmediatamente enfrente de la fila de LED con los que la lente está asociada.

11. Un conjunto según la reivindicación 7, en el cual cada lente de la mencionada pluralidad de lentes es esférica.

12. Un conjunto según la reivindicación 8, en el cual cada lente de la mencionada pluralidad de lentes es asférica.

13. Un conjunto según la reivindicación 11, en el cual la mencionada unidad óptica comprende, además, estructuras internas para la reflexión total.

14. Un conjunto según la reivindicación 12, en el cual la mencionada unidad óptica comprende además, estructuras internas para la reflexión total.

15. Un conjunto según la reivindicación 6, en el cual la unidad óptica comprende, además, una segunda estructura óptica adaptada para transmitir la luz recogida de la unidad óptica.

16. Un conjunto según la reivindicación 15, en el cual la segunda estructura óptica comprende uno o más prismas adaptados para propagar la luz recogida de acuerdo con la distribución angular predeterminada.

17. Un conjunto según la reivindicación 16, en el cual la segunda estructura óptica comprende una pluralidad de prismas que se extienden a lo largo de la longitud o de la anchura, o de ambas dimensiones, del conjunto ordenado de LED para formar una serie de cordilleras montañosas sobre una superficie externa de la unidad óptica.

18. Un conjunto según la reivindicación 17, en el cual el conjunto ordenado de LED comprende una pluralidad de cadenas de LED, estando conectados los LED en cada cadena en serie, y estando conectado cada cadena en paralelo con las otras cadenas, y los prismas están situados para extenderse de parte a parte de los LED de una pluralidad de cadenas.

19. Un conjunto según la reivindicación 18, en el cual las cadenas de LED están dispuestas en filas, y los prismas yacen en un plano paralelo al conjunto ordenado y se extienden ortogonalmente respecto de las filas.

20. Un conjunto según la reivindicación 2, en el cual la unidad óptica comprende un cuerpo transparente que tiene una primera cara provista de una primera estructura óptica, y una segunda cara provista de una segunda estructura óptica, estando opuesta la segunda cara a la primera cara, estando la primera estructura óptica en forma de una pluralidad de lentes convexas y estando la segunda estructura óptica en forma de uno o más prismas, y estando situadas las lentes convexas con relación al prisma o a los prismas, de tal forma que la luz procedente de la unidad óptica se propaga de acuerdo con la distribución angular predeterminada.

21. Un conjunto según la reivindicación 3, en el cual la unidad óptica comprende un cuerpo transparente que tiene caras opuestas primera y segunda, estando provista la primera cara de una pluralidad de lentes asféricas cilíndricas.

22. Un conjunto según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual la unidad óptica es un elemento plástico moldeado.

23. Un conjunto según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende, además, un espaciador adaptado para posicionar la unidad óptica a una distancia seleccionada respecto de los LED.

24. Un conjunto según la reivindicación 23, en el cual el espaciador está formado íntegramente con la unidad óptica.

25. Un conjunto según la reivindicación 23, en el cual los LED están encapsulados en un compuesto encapsulado, y el compuesto encapsulado está formado a una profundidad predeterminada para proporcionar el espaciador.

26. Un conjunto según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual los LED se encuentran situados respecto de la unidad óptica para proporcionar una separación de hasta 5 mm entre los LED y la unidad óptica.

27. Un conjunto según la reivindicación 26, en el cual los LED se encuentran situados respecto de la unidad óptica para proporcionar una separación de entre 0,3 mm y 2 mm entre los LED y la unidad óptica.

28. Un conjunto según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende, además, uno o más LED de IR.

29. Una unidad óptica para usar con un conjunto ordenado de LED en un conjunto de iluminación de aeronave para proporcionar luz de aviso externa durante el vuelo, comprendiendo la unidad óptica una estructura óptica adaptada para recoger la luz emitida por los LED, y propagar fracciones de la luz recogida de acuerdo con una distribución angular predeterminada para satisfacer los requisitos de intensidad y distribución especificados por las disposiciones de aviación sobre iluminación.

30. Una unidad de lámpara para un conjunto de iluminación de aeronave para proporcionar una luz de aviso externa durante el vuelo, que comprende un conjunto ordenado de LED, una unidad óptica que tiene una estructura óptica adaptada para recoger luz emitida por los LED y propagar fracciones de la luz recogida de acuerdo con una distribución angular predeterminada para satisfacer los requisitos de intensidad y distribución especificados por las regulaciones de aviación sobre iluminación, y medios de espaciado para mantener la unidad óptica a una distancia fija respecto de los LED.