JP6212293B2 - Ｌｅｄ滑走路照明組立体及び専用光学装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源として発光ダイオードの組立体を備えた照明組立体に係り、より詳細には、航空機用の屋外照明装置に関するものである。

航空機は、一般に、航空機が地上を移動中、又は空中にいる間、幾つかの屋外域を照明するために、幾つかの屋外照明装置を備えている。航空機は、例えば、主翼に配置された、航空機が滑走路に進入しているとき又は離陸中に着陸滑走路を照明するのに使用される着陸灯と、リヤスポイラの頂部に取り付けられた閃光する衝突防止灯と、各主翼の先端に取り付けられた航空灯とを備えている。それらはまた、航空機の機首に取り付けられた、航空機が地上を移動するときに航空機が進んでいる通路を照明するタクシータイプ照明装置と、滑走路ターンオフ灯（runway turn-off light：ＲＴＯ）と呼ばれる補助照明装置とを備えている。

タクシータイプ通路照明装置及び滑走路ターンオフタイプ通路照明装置は、乗組員に、前方の誘導路及び滑走路、及び分岐のカーブを目に見えるようにするのを助ける。タクシー照明装置は、一般的に、前部着陸装置に取り付けられ、航空機の正面を照明するものであり、一方、滑走路ターンオフ灯装置は、前部着陸装置又は主翼の前縁に取り付けられ、カーブを照明して方向転換中に視程を改善するために、約３５°〜５５°の角度で航空機の正面の両側に向けられる。

これらの通路照明装置は、水平面内、即ち、上反角を考慮に入れて主翼面に比較的平行に、横方向に広がるが、垂直面、即ち、上反角を考慮に入れて航空機の主翼に比較的直角に、集束する光ビームで、航空機の前方約３０ｍの距離にわたり比較的強力なビームを作らなければならない。

通路照明装置は、一般に、光源としての、フィラメントから全ての方向に光りビームを発生する白熱電球と、光ビームの一部分を前方に向け直すミラーとを備える。白熱電球は、フィラメントが加熱されるときにとても壊れやすく、白熱電球の寿命を短縮する。そのうえ、フィラメントを作動させ、それによって光ビームを出射するために消費される電力もまた重要である。

本発明は、広い角度で滑走路を見るというパイロットの要求に合致する照明パターンを有する光ビームを発生させるために、光源としての発光ダイオード（light emitting diode：ＬＥＤ）と、光源に適用される特定の光学装置と、を使用する照明装置を提供することによって、上述の欠点を解決することを提案する。

ある側面によれば、本発明の実施形態において提案されたものは、光源と光学要素とを備えた照明装置であり、光源は、配列された複数の発光ダイオードを備え、光学要素は、光源によって出射された光ビームを、発光ダイオードのラインに直角な平面内に集束させ、かつ、光ビームを、発光ダイオードのラインを含む照明平面に平行に偏向させて、楕円断面を有する光ビームを形成する。

ある変形例において、装置は、照明平面に直交する平面内よりも、照明平面内により大きな長さを有する光ビームを得るように、発光ダイオードの幾つかのラインを有する光源を備える場合がある。この形態において、光学要素の寸法は、ＬＥＤの一つのラインを有する光源の場合よりも重要である。

光源としてＬＥＤを使用することは、発熱電球よりも消費電力の少ない光ビームを有することを可能にし、その寿命は、白熱電球の寿命よりも長い。そのうえ、ＬＥＤは、フィラメントを有する電球と違って、振動に敏感ではない。

さらに、ＬＥＤの小さい寸法は、第１に、使用空間の量を減じることを可能にし、第２に、ラインセグメントを形成するために、複数のＬＥＤを使用してそれらを配列させることを可能にする。かかる配列は、光ビームが好ましい方向に、即ち、ＬＥＤを含む照明平面内に実質的に広がる光学組立体の入口から光を有することを可能にする。実際、ＬＥＤから出射した光ビームは、白熱電球からの光ビームよりも指向性である。

光源が複数の配列したＬＥＤから構成されているときに、関連した光学要素は、少なくとも、全ＬＥＤによって出射された光ビームに適合しなければならない。

好ましくは、光学要素は、入口面と、少なくとも２つの出力面と、を有し、直交平面内に、一般的な集光レンズ形状を有する。

照明平面は、ＬＥＤを含み、かつ、そのＬＥＤの前方に広がる平面に相当する。飛行機の脇及び正面の、滑走路又は通路の照明専用の照明装置のために、光学組立体は、光ビームを実施的に、通路上に、及び飛行機の正面及び／又は周りの比較的広い表面に投射するように、光ビームを偏向させなければならない。したがって、光ビームは、照明平面内に延在する長軸と、照明平面に直交する平面内に延在する短軸とを有する楕円断面を有さなければならない。したがって、光学組立体は、直交平面内の集光レンズに相当する。

光学要素は好ましくは、中心光学部分と、直交平面内で中心光学部分の両側に配置された２つの周辺光学部分とを有する。

直交平面内の中心光学部分の両側に配置された２つの周辺光学部分は、光ビームのパワーを増強するように、光ビームを直交平面内に集束させるものである。

有利には、中心光学部分は、照明平面内に非球面トーラス形状を有し、光ビームを透過することができる。

したがって、中心光学部分は、球体の一部に形状に近い形状を有するが、厳密には球面ではない。旧来の形状の円図は、一般的に、球面形状を有し、これは光学収差をもたらす。実際に、例えば、中心を通過する光線は、縁を通過する光線が集束する点と同じ点には全く集束しない。非球面レンズは、かかる現象に影響されない。

さらに、トーラス形状レンズは、直交平面内に光ビームを、例えば１８０°から約１０°に、強く集束させることを可能にし、また、例えば、１８０°から約５０°に、僅かに少なく集束させることを可能にし、照明平面内に光ビームを特定の光パワーを維持するようにすることを可能にする。

有利には、各周辺光学部分は、照明平面と平行な平面内の、光ビームを透過することができるシリンドリカル集束レンズ形状と、直交平面内の光源からの光ビームを周辺出力面の方へ反射することができる半放物反射面と、を有し、２つの周辺光学部分の反射面は、一緒に放物反射レンズを形成する。

各周辺光学部は、かくして、光源と、対応する周辺出力面との間に延びる半放物反射面を有し、周辺出力面に向かって出射された光線を反射することを可能にし、直交平面に光ビームを集束させることを可能にし、ウエイ又はトラックを照明する光ビームのパワーを増強することを可能にする。周辺出力面のシリンドリカルジオプタ形状は、特定の光パワーを維持するように照明平面において光ビームを集束させることを可能にし、光ビームを強く集束させるように半放物反射面によってすでに偏向されている直交平面内の光線をできるだけ偏向しないことを可能にする。

光学組立体は、かくして、複雑な出力面及びより著しく突出した出力面、即ち、標準的な光学系と違って、線対称ではない出力面を有する。これらの突出した表面は、楕円ビームを有することを可能にするプリズム形状を有する。それらは、照明平面に、例えば３５°より大きな、より好ましくは４０°より大きな、幅又は開口、及び、直交平面に、例えば５°〜２０°の、より好ましくは、７°〜１４°の、ビーム幅の独特なビーム幅を獲得すること可能にする。

光源によって出射された光ビームができるだけ偏向されないように、入口面は、有利には、照明平面にシリンドリカル面を有する。

別の側面によれば、提案されるものは、直交平面に配列され、上述のように定義された複数の照明装置を備えた照明組立体である。

小さい寸法の光源は、より小さい光学組立体を使用することを可能にし、したがって、照明装置によって使用される空間の量を大幅に減ずることができる。これにより、幾つかの照明装置を組み合わせて、光パワーを増強し、光ビーム断面の寸法を増加させることができる。かくして、直交平面に複数の照明装置を組み合わせることによって、使用される空間の減じた量について、高パワーかつより大きな楕円断面積の光ビームが得られる。

本発明の他の利点及び特徴は、限定するものではない本発明の詳細な実施形態の説明、及び添付の図面の審査において明らかになるであろう。

一つの実施形態による照明装置の斜視図である。 図１の照明装置の照明平面に直交する平面における断面を概略的に示す。 図１の照明装置の照明平面における断面を概略的に示す。 実施形態による照明組立体を示す。

図１は、本発明の実施形態による照明装置１００の側面斜視図である。

照明装置１００は、光源１と、光学レンズ２とを有する。光源１は、ラインセグメント（line segment）を形成するように配列された複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）１０から構成される。これらのＬＥＤ１０は、例えば、ライト１０００に光源１の支持プレート１１を固定するための孔１２を有する支持プレート１１に取り付けられる。支持プレート１１の一方の側に取り付けられたＬＥＤ１０を、反対側の電源及び制御電子機器に接続できるように、支持プレートは実現される。

光学レンズ２は、光源１の支持プレート１１を枠取りする留め具Ｆのおかげで、ライト１００に取り付けられるように設計されている。光学レンズ２は、光源１のＬＥＤ１０によって形成されたラインセグメントによって定められた照明平面と直交する平面に、中心光学部分３と、中心光学部分３の両側に配置された２つの周辺光学部分４とを有する。

光学レンズ２の中心光学部分３は、図２及び図３に示すように、照明平明に、照明平面でよりも直交平面でより大きい中心出力面５の曲率を与える非球面トーラス形状を有する。

図２及び図３は、それぞれ、照明平面と直交する平面における断面、及び、照明平面における断面での照明装置１００を概略的に示す。図２では、光源から出射された２つの光線の例が点線で示されている。

中心光学部分３の曲率は、照明平面と直交する罷免においてより大きく、ビームの集束は、照明平面と直交する平面においてより大きい。照明平面の集束点は、したがって、直交平面での集束点よりも、光源１から更に離れている。かくして、直交平面の集束点において、光ビームはラインセグメントに近づくであろう。この直交平面焦点の前に、光ビームは、照明平面でよりも直交平面でより小さい寸法を有する楕円形状の断面を有するであろう。

図１〜図３に示すように、光学レンズ２の各周辺光学部分４は、周辺出力面６と反射面７とを有する。

周辺出力面７は、照明平面と平行な平面にシリンドリカル集束レンズ形状を有する。周辺出力面７は、かくして、光ビームを照明平面に直交する平面に集束させることによって、透過中に光ビームを偏向する。図３に示すように、照明平面と直交する平面での周辺出力部分７の曲率は、照明平面での、図３に点線で示した中心光学部分３の曲率と同様であり、また同一でもよい。したがって、照明平明と直交する平面における光ビームの集束は、中心光学部分３によってなされる照明平面における光ビームの集束と同様であり、又は、比較的同様である。周辺出力面７のシリンドリカルジオプタ形状（cylindrical dioptre shape）は、直交平面における光ビームの大変小さい偏向をもたらす。

各反射面７は、直交平面に半放物形状を有し、光源１、特に支持プレート１１と対応する周辺出力面７との間に取り付けられる。各反射面７は、光源１からの光ビームを対応する周辺出力面６の方へ反射するように構成される。かくして、両方の周辺光学部分４の反射面７は、共に放物反射レンズを形成する。

かくして、光源１のＬＥＤ１０によって出射された光ビームの光学的集束は、中心光学部分を通過しない光ビームの部分に関して、反射面７によって作り出される。２つの反射面７によって形成された放物反射レンズの焦点が、中心光学部分３の直交平面における焦点と実質的に一致するように、反射面７は形成される。

光学レンズ２は入口面８を有する。光学レンズ２は、光源を形成する配列したＬＥＤと対向するように、ライト１０００に、又はプレートと一緒に直接、組み立てられる。入口面８は、ＬＥＤによって出射された光ビームをできるだけ偏向しないように形成される。このため、入口面８は、軸線がＬＥＤ１０のラインによって定められるシリンドリカル形状を有する。

かかる照明装置１００は、ＬＥＤ１０の小さい寸法のお陰で、使用空間の量を減じ、したがって、関連した光学レンズによって使用される空間を減ずる。出射光パワーを増大させるために、ライト１０００に幾つかの照明装置１００を取り付けることができる。

図５は、複数の図１の照明装置１００を備えている、航空機用の滑走路ターンオフ灯のような、照明組立体１０００を示す。

図５の照明装置１００は、直交平面内に配列されるように、組み立てられる。結果として生ずる光ビームは、かくして、直交平面に小さい半径を有し、かつ照明装置１００の照明平面と平行な平面に大きい半径を有する楕円断面を形成する。ライト１０００の小さい半径の寸法は、単一の照明装置１００のものよりも大きい。

さらに、ライト１０００の照明装置１００の光源１を平行に提供することによって、照明装置１００の一つの故障を克服することができる。実際に、ライト１０００は、僅かに減じた光パワーで作動し続ける。

本発明は、かくして、光源としてＬＥＤを使用する複数照明装置と、特定の適切な光学要素とから構成されるライトのような照明組立体を提供し、それによって、電力消費を減じ、光源を公言するまでのライトの寿命を延ばし、使用空間の量を減じ、照明装置の故障を少なくとも部分的に克服する。

Claims (5)

1. 光源（１）と、光学要素（２）と、を備えた照明装置（１００）であって、
   前記光源（１）は、配列された複数の発光ダイオード（１０）から構成され、
   前記光学要素（２）は、前記発光ダイオード（１０）のラインを含み、且つ前記発光ダイオード（１０）の前方に広がる照明平面を偏向させるように形成され、楕円断面を有する光ビームを形成するように、前記光源（１）によって出射された前記光ビームを、前記照明平面に集束させ、前記光学要素（２）は、直交平面に、中心光学部分（３）と、前記中心光学部分（３）の両側に配置された２つの周辺光学部分（４）とを有し、各周辺光学部分（４）は、前記照明平面に平行な平明にシリンドリカル集束レンズジオプタ形状を有する非線対称周辺出力面（６）であって、前記光ビームを透過することができる周辺出力面（６）と、前記光源（１）からの光ビームを前記周辺出力面（６）の方へ反射することができる前記直交平面内の半放物反射面（７）と、を有し、前記２つの周辺光学部分（４）の前記半放物反射面（７）は、ともに放物反射レンズを形成し、前記周辺出力面（６）は楕円ビームを有することを可能にするプリズム形状を有していることを特徴とする照明装置（１００）。
2. 前記光学要素（２）は、入力面（８）と、少なくとも２つの出力面とを有し、前記直交平面に、一般的な集束レンズ形状を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 前記中心光学部分（３）は、前記照明平面に非球面トーラス形状を有する中央出力面（５）であって、前記ビームを透過することができる中央出力面（５）を有する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 前記入力面（８）は、前記照明平面にシリンドリカル面を有する
   ことを特徴とする請求項２又は３のいずれか一項に記載の照明装置。
5. 前記直交平面に配列された請求項１〜４のいずれか一項に記載の複数の照明装置を備えたことを特徴とする照明組立体（１０００）。

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