RU2767557C1

RU2767557C1 - Источник инфракрасного излучения для применений, связанных с огнями взлетно-посадочных полос аэропортов

Info

Publication number: RU2767557C1
Application number: RU2021133160A
Authority: RU
Inventors: Эдвард КЭРОМ; Джордж К. ХАННА
Original assignee: СЕРФЕЙС ИГНИТЕР, ЭлЭлСи
Priority date: 2019-04-18
Filing date: 2020-04-18
Publication date: 2022-03-17
Also published as: KR20210134800A; GB202116509D0; CA3134707A1; CA3134707C; DE112020001966B4; DE112020001966T5; JP7271715B2; HUP2100371A1; EP3956229A4; US20200332983A1; BR112021020660A2; PL439240A1; US11112087B2; WO2020215030A1; GB2597204A; CN113677598A; JP2022540541A; CN113677598B; KR102445998B1; GB2597204B

Abstract

Изобретение относится к огню взлетно-посадочной полосы (ВПП) аэропорта для применения в качестве огня подхода к ВПП для системы светосигнального оборудования ВПП. Огонь ВПП имеет корпус огня с цоколем, конфигурация которого обеспечивает опору огню ВПП в соответствующей осветительной розетке соответствующей системы светосигнального оборудования ВПП. Цоколь включает в себя электрическое соединение, предназначенное для электрического соединения огня ВПП с соответствующей системой светосигнального оборудования ВПП. Огонь дополнительно включает в себя одно или более выходных окон. Огонь ВПП имеет высокоэффективный источник инфракрасного (ИК) излучения и один или более отражателей ИК излучения для направления из источника ИК излучения наружу через упомянутое одно или более выходных окон. Источник ИК излучения имеет нитридкремниевый элемент. Источник ИК излучения генерирует ИК излучение в значительных количествах и фактически не обнаруживаемый видимый свет с гораздо меньшим потреблением мощности. Повышается эффективность. 18 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

[001] В этой заявке испрашиваются притязания на приоритет в соответствии с предварительной заявкой № 62/835822 на патент США, поданной 18 апреля 2019 г., которая включена сюда посредством ссылки.

[002] Изобретение согласно этой заявке относится к светосигнальному оборудованию взлетно-посадочных полос (ВПП) аэропортов. Конкретнее, изобретение относится к новому источнику инфракрасного (ИК) излучения, применяемому для огней ВПП и т.п.

[003] Данное изобретение относится к огням подхода, применяемым на ВПП аэропорта, а более конкретно - к энергосберегающему полупроводниковому источнику света, применяемому для огня подхода к ВПП.

ВКЛЮЧЕНИЕ ПОСРЕДСТВОМ ССЫЛКИ

[004] Изобретение согласно этой заявке относится к источнику ИК излучения для огня подхода к ВПП. В патенте США № 9853413 (Kim), включенном сюда посредством ссылки и образующем часть описания этой заявки, раскрывается и иллюстрируется “Airport Runway Light Approach Lighting Apparatus” («Светосигнальная аппаратура подхода к ВПП аэропорта»). В патенте США № 7023361 (Wallace и др.), включенном сюда посредством ссылки и образующем часть описания этой заявки, раскрывается и иллюстрируется “Covert Runway Lighting Apparatus and Method” («Светосигнальная аппаратура скрытного подхода к ВПП аэропорта и способ осуществления этого подхода»). В патентной публикации № US 2010/0080542 Tartock), включенной сюда посредством ссылки и образующей часть описания этой заявки, раскрываются и иллюстрируются “Infrared LED Apparatus and Surface Heater” («Инфракрасный светодиодный прибор и поверхностный нагреватель»). В патентной публикации № US 2006/0083017 (Wang и др.), включенной сюда посредством ссылки и образующей часть описания этой заявки, раскрывается и иллюстрируется “Solid-State Lighting Apparatus for Navigational Aids” («Твердотельный осветительный прибор для навигационных средств»). В патенте США № 7357530 (Wang и др.), включенном сюда посредством ссылки и образующем часть описания этой заявки, раскрывается и иллюстрируется “Lighting Apparatus for Navigational Aids” («Осветительный прибор для навигационных средств»). В патенте США № 8508128 (Tidhar), включенном сюда посредством ссылки и образующем часть описания этой заявки, раскрывается и иллюстрируется “System For Providing Thermal Energy Radiation Detectable By A Thermal Imaging Unit” («Система для обеспечения излучения тепловой энергии, обнаруживаемой блоком формирования тепловых изображений»). В патенте США № 8651686 (Beukema и др.), включенном сюда посредством ссылки и образующем часть описания этой заявки, раскрывается и иллюстрируется “Lighting Unit for Lighting Airfields” («Осветительный прибор для освещения летных полей»). В патенте США № 7629601 (Glassner и др.), включенном сюда посредством ссылки и образующем часть описания этой заявки, раскрывается и иллюстрируется “LED Flasher” («Светодиодный проблесковый маяк»). В патенте США № 7300186 (Cuypers и др.), включенном сюда посредством ссылки и образующем часть описания этой заявки, раскрываются и иллюстрируются “Blister Lights Used for Signaling and/or Marking Purposes” («Блистерные огни, применяемые в целях сигнализации и/или маркировки»). В патенте США № 7175314 (Laenen и др.), включенном сюда посредством ссылки и образующем часть описания этой заявки, раскрывается и иллюстрируется “Unidirectional Lighting Device For Illuminating Objects and/or For Marking Lanes, Preferably in The Airport Area”(«Однонаправленное осветительное устройство для освещения объектов и/или для полос разметки, предпочтительно - в районе аэропорта»). В патенте США № 8128254 (Laenen и др.), включенном сюда посредством ссылки и образующем часть описания этой заявки, раскрывается и иллюстрируется “Flush-Mounted Flashing Light” («Установленный заподлицо проблесковый огонь»). В патентной публикации № US 2009/0091268 (Forssen и др.), включенной сюда посредством ссылки и образующей часть описания этой заявки, раскрывается и иллюстрируется «Airfield Lighting with LED” («Светосигнальное оборудование для освещения летных полей с помощью свето-излучающих диодов»). В патенте США № 5485151 (Runyon и др.), включенном сюда посредством ссылки и образующем часть описания этой заявки, раскрывается и иллюстрируется “Airfield Lighting System” («Система для освещения летных полей»). В патенте США № 7083315 (Hansler и др.), включенном сюда посредством ссылки и образующем часть описания этой заявки, раскрываются и иллюстрируются “Elevated Airfield Runway and Taxiway Edge-Огней Utilizing Light Emitting Diodes” («Боковые огни наземного типа, предусматривающие использование светоизлучающих диодов, для взлетно-посадочных полос (ВПП) и рулежных дорожек (РД) летных полей»). В патентной публикации № US 2010/0033966 (Laenen и др.), включенной сюда посредством ссылки и образующей часть описания этой заявки, раскрывается и иллюстрируется “Glide-Angle Light for Approach Guidance of Aircraft” («Глиссадный огонь для наведения воздушного судна при заходе на посадку»). В патентной публикации № US 2013/0094192 (De Boeck и др.), включенной сюда посредством ссылки и образующей часть описания этой заявки, раскрывается и иллюстрируется “Elevated Airfield LED Lighting Device” («Cветодиодное устройство наземного типа для освещения летных полей»). В патенте США № 6600274 (Hughes), включенном сюда посредством ссылки и образующем часть описания этой заявки, раскрывается и иллюстрируется “LED Current Regulation Circuit For Aircraft Lighting System” («Цепь регулирования тока в светодиодах для системы светотехнического оборудования воздушного судна»). В патенте США № 9206961 (Bastiani и др.), включенном сюда посредством ссылки и образующем часть описания этой заявки, раскрываются и иллюстрируются “LED Elevated Огонь Fixture and Method” («Наземного типа светодиодный огонь и способ»). В патенте США № 9657906 Cassandra и др.), включенном сюда посредством ссылки и образующем часть описания этой заявки, раскрываются и иллюстрируются “Light-Emitting Diode Runway End Identifier Light System” («Система светодиодных опознавательных огней торца ВПП»). В эту заявку также включена посредством ссылки прилагаемая статья “Lighting Systems - Medium Approach Light System with Runway Alignment Indicator Lights (MALSR)” («Системы освещения - система огней средней интенсивности для подхода, снабженная сигнальными огнями входа в створ ВПП»)) Федерального управления гражданской авиации (США).

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[005] Чтобы способствовать посадке воздушных судов на ВПП, применяют огни подхода к ВПП аэропортов. Известные огни подхода к ВПП аэропортов включают в себя источник теплового излучения, такой, как лампа накаливания и галогенная лампа. Источник теплового излучения излучает составляющие спектра ИК излучения в дополнение к составляющим спектра видимого света. Когда метеорологические условия благоприятны и видимость хорошая, пилот во время посадки использует составляющие спектра, видимого невооруженным глазом, видя огни подхода к ВПП. Вместе с тем, когда метеорологические условия неблагоприятны или видимость плохая, пилот использует для безопасной посадки имеющуюся в кабине камеру для съемок в инфракрасной (ИК) области спектра или усовершенствованную систему полетного зрения (УСПЗ (EFVS)), чтобы обнаружить лучи ИК излучения, испускаемые из источника теплового излучения.

[006] Потребляемая мощность источника теплового излучения, применяемого для огня подхода к ВПП, очень велика (примерно от 100 ватт до 500 ватт). Следовательно, источник теплового излучения крайне неэффективен, потому что квантовый выход для преобразования энергии из входной электрической мощности в оптическую мощность весьма низок, а механизм формирования луча для преобразования генерируемой диаграммы направленности луча в требуемую диаграмму направленности луча затруднен, что приводит к высоким потерям в соединениях.

[007] В результате, за последние годы выросла потребность в огне подхода к ВПП, который оснащен источником света на экономичных светоизлучающих диодах (СИДах). Вместе с тем, экономичный СИД (например, СИД постоянного белого цвета свечения и СИД порога ВПП зеленого цвета свечения) имеет в практической ситуации только спектр видимого излучения и почти не излучает длины волн ИК излучения. Как таковой, светодиодный источник света не подходит в качестве огня подхода к ВПП для системы аэропорта следующего поколения, потому что этот источник не удается эксплуатировать безопасно в случае суровых метеорологических условий или плохой видимости.

[008] Чтобы решить эту проблему, предприняты попытки найти эффективный источник инфракрасного (ИК) света, применяемый в огне подхода к ВПП аэропорта. Вместе с тем, сохраняется потребность в эффективном источнике ИК излучения, эффективность которого достаточна для огней ВПП.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[009] Изобретение согласно этой заявке относится к светосигнальному оборудованию взлетно-посадочных полос (ВПП) аэропортов. Конкретнее, изобретение относится к новому источнику инфракрасного (ИК) излучения, применяемому для огней ВПП и т.п. В связи с этим, данное изобретение относится к огню подхода, применяемому на ВПП аэропорта, а более конкретно - к огню подхода, который включает в себя энергосберегающий полупроводниковый источник ИК света, применяемый для огня подхода к ВПП.

[0010] В соответствии с одним аспектом данного изобретения, предложен огонь подхода, который включает в себя источник ИК излучения для светосигнального оборудования ВПП, предусматривающий использование нового источника ИК излучения.

[0011] Подробнее, данное изобретение относится к огню подхода, который включает в себя источник ИК излучения, включающий в себя выполненный на основе нитрида кремния источник ИК излучения. Обнаружено, что выполненный на основе нитрида кремния источник ИК излучения генерирует и интенсивность ИК излучения, необходимую для применений, связанных с ВПП, и фокальную точку ИК излучения, необходимую для использования с параболическим отражателем для направления ИК излучения наружу в форме луча, необходимую в применениях, связанных с ВПП. Хотя в прошлом для создания ИК излучения использовали материалы, подобные карбиду кремния, Заявитель обнаружил, что выполненные на основе карбида кремния источники ИК излучения не работают эффективно для применений, связанных с ВПП. В связи с этим, выполненные на основе карбида кремния источники ИК излучения в течение многих лет применялись в лабораториях. Вместе с тем, хотя выполненные на основе карбида кремния источники ИК излучения хорошо работают в лабораторных экспериментах, Заявитель обнаружил, что они не работают хорошо для применений, связанных с ВПП. Выполненные на основе карбида кремния источники не генерируют интенсивность ИК излучения, необходимую для передачи ИК излучения на расстояния, требуемые для применений, связанных с ВПП. Кроме того, выполненные на основе карбида кремния источники ИК излучения не имеют концентрации луча, необходимой для использования с параболическими отражателями, при этом значительная часть отдаваемой мощности ИК излучения не используется, так как генерируемое ИК излучение проходит на некотором расстоянии от фокальной точки параболического отражателя. Более того, увеличение размера выполненного на основе карбида кремния источника ИК излучения с целью получения необходимой отдаваемой мощности ИК излучения вызывает получение еще большего ИК излучения в стороне от фокальной точки параболического отражателя. Помимо этого, электрические, а значит - и оптические свойства выполненных на основе карбида кремния источников ИК излучения не остаются неизменными во времени, когда те работают на протяжении длительных периодов времени. Эти свойства выполненных на основе карбида кремния источников склонны к существенному дрейфу, что также препятствует эффективному применению в применениях, связанных с ВПП, и приводят к созданию увеличенных потерь эффективности. Соответственно, в процессе автономного использования выполненных на основе карбида кремния источников ИК излучения и их использования с параболическими отражателями разных типов, необходимых для применений, связанных с ВПП, имеют место потери эффективности. За счет использования нитрида кремния, происходит существенное увеличение как уровня интенсивности ИК излучения, так и диапазона длины волны. Более того, ИК излучение можно генерировать в более плотной или компактной фокальной точке ИК излучения, при этом обнаружена исключительно хорошая работа с параболическими отражателями для трансляции ИК излучения на значительно большее расстояние с меньшей потребляемой мощностью. Более того, выполненные на основе нитрида кремния источники позволяют получить источник ИК излучения, свойства которого остаются неизменными (с минимальным дрейфом) во времени.

[0012] В соответствии с еще одними аспектами данного изобретения конфигурация источника ИК излучения обеспечивает работу внутри оптической лампы в стиле PAR, причем огонь подхода согласно этой заявке можно просто ввинчивать в существующие системы светосигнального оборудования ВПП. Соответственно, изобретение согласно этой заявке применимо на любой розетке под напряжение переменного тока. Это может предусматривать - но не в ограничительном смысле - замену некоторого количества светодиодных огней огнями в стиле PAR согласно этой заявке.

[0013] В соответствии с еще одними аспектами данного изобретения огни в стиле PAR можно модифицировать с целью дополнительного повышения отдаваемой мощности ИК излучения из источника ИК излучения без необходимости модификации существующих систем светосигнального оборудования ВПП.

[0014] Обнаружено, что изобретение согласно этой заявке может предусматривать использование существующих систем светосигнального оборудования ВПП и существующей розетки под напряжения переменного тока, но генерирует широкополосное ИК излучение с меньшей энергией.

[0015] В соответствии с другими аспектами данного изобретения огонь подхода может включать в себя как высокоэффективный источник ИК излучения, так и высокоэффективный источник видимого света, при этом огонь подхода может эффективнее вырабатывать и отдаваемую мощность ИК излучения, и отдаваемую мощность видимого света. Более того, сдвоенному источнику света можно придавать конфигурацию огня в стиле PAR и можно использовать для замены даже всех огней ВПП в системе светосигнального оборудования ВПП.

[0016] В соответствии хотя бы с еще одними аспектами данного изобретения источник ИК излучения может включать в себя кварцевое окно, которое может представлять собой крышку поверх огня в стиле PAR с целью еще большего повышения отдаваемой мощности ИК излучения этого огня.

[0017] В соответствии с другими аспектами данного изобретения источник ИК излучения может включать в себя один или более фильтров.

[0018] В соответствии с определенными аспектами данного изобретения фильтр включает в себя кварцевое окно.

[0019] В соответствии с другими аспектами данного изобретения фильтр может включать в себя фильтр «верхних частот», который блокирует излучение ниже некоторого определенного уровня. В одной совокупности вариантов осуществления фильтр ниже примерно 1,5 микрон. В другой совокупности вариантов осуществления он ниже примерно 2 микрон.

[0020] В соответствии хотя бы с еще одними аспектами данного изобретения источник ИК излучения может включать в себя фильтр «нижних частот», который блокирует излучение выше некоторого определенного уровня.

[0021] В соответствии хотя бы с еще одними аспектами данного изобретения источник ИК излучения может включать в себя комбинированный фильтр, при этом он может включать в себя несколько фильтров. Например, фильтр может включать в себя как фильтр «верхних частот», так и фильтр «нижних частот», которые при их применении совместно с источником (источниками) ИК излучения генерируют длины волн в конкретном диапазоне (конкретных диапазонах). Фильтр может включать в себя полосно-пропускающий фильтр ИК излучения, который обеспечивает пропускание длин волн только некоторого желательного диапазона. В сущности, он может действовать как фильтр и нижних частот, и верхних частот, причем этот фильтр подавляет (ослабляет) частоты вне упомянутого желаемого диапазона.

[0022] В соответствии с еще одними дополнительными вариантами осуществления, огонь подхода может включать в себя одно или более средств избирательного управления, конфигурация которых обеспечивает работу всех источников - ИК излучения и видимого света - независимо друг от друга. В результате, источник ИК излучения может работать независимо от источника видимого света и/или совместно с ним, в зависимости от метеорологических условий. Более того, средство избирательного управления источника ИК излучения может быть применимым для других целей, таких, как стаивание льда и снега с рассеивателя огня, когда требуется только источник видимого света, но при этом снег и лед снижают эффективность видимости огня.

[0023] Эти и другие задачи, аспекты, признаки и преимущества изобретения станут очевидными специалистам в данной области техники по прочтении подробного описания изобретения, излагаемого ниже со ссылками на чертежи, которые будут описаны в следующем разделе.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0024] Изобретение может принимать материальную форму в определенных деталях и их расположении, а предпочтительный вариант их осуществления будет подробно описан и проиллюстрирован на прилагаемых чертежах, которые образуют часть описания и при этом:

[0025] на фиг.1 представлен схематический вид системы огней средней интенсивности для подхода к ВПП, снабженной сигнальными огнями входа в створ ВПП (MALSR);

[0026] на фиг. фиг.2 представлено перспективное изображение огня в соответствии с определенными аспектами изобретения согласно этой заявке;

[0027] на фиг.3 представлено перспективное изображение отражателя для лампы, показанной на фиг.2;

[0028] на фиг.4 представлен вид в увеличенном масштабе узла ИК элементов для лампы, показанной на фиг.2;

[0029] на фиг.5 представлен вид частичном сечении согласно другой совокупности вариантов осуществления, также включающей в себя источник видимого света;

[0030] на фиг.6 представлено перспективное изображение узла внутреннего освещения для огня, показанного на фиг.5; и

[0031] на фиг.7 представлен схематический вид электрической системы для огней в соответствии с определенными аспектами изобретения.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0032] Обращаясь теперь к чертежам, на которых сведения приведены лишь с целью иллюстрации предпочтительных и альтернативных вариантов осуществления изобретения, а не целью ограничения его притязаний, причем изобретение согласно этой заявке относится к огню 100, который можно использовать в качестве огня ВПП аэропорта. Конкретнее, изобретение относится к огню 100 ВПП, который включает в себя высокоэффективный источник 110 инфракрасного (ИК) излучения, применимый для ВПП и т.п.

[0033] Вместе с тем, хотя обнаружено, что огонь согласно этой заявке работает хорошо, в частности, при использовании на ВПП, и поэтому будет рассмотрен в этой связи, однако изобретение согласно этой заявке имеет более широкое применение, в процессе которого его широко и точно управляемая отдаваемая мощность ИК излучения применима в широком диапазоне применений, при этом изобретение не следует ограничивать применениями, связанными с ВПП.

[0034] Говоря подробнее и обращаясь к предпочтительному применению изобретения согласно этой заявке, отмечаем, что данное изобретение используется в качестве огня подхода, применяемого в системе 10 светосигнального оборудования ВПП аэропорта. Огонь 100 ВПП включает в себя источник 110 ИК излучения, который представляет собой высокопроизводительный и энергосберегающий полупроводниковый источник ИК излучения, применимый для систем 10 огней подхода к ВПП.

Почему нужен источник ИК излучения

[0035] Оптические лампы с параболическими отражателями («PAR») поступают с разными размерами, формами исходящих лучей и имеют многочисленные применения. Оптические лампы с параболическими отражателями имеют названия в соответствии с их внешним диаметром, измеряемым количеством восьмых долей дюйма; например, лампа PAR20 имеет внешний диаметр линзы 6,35 см (20×1/8 дюйма или 2,5 дюйма); лампа PAR38 имеет внешний диаметр 10,8 см (38×1/8 дюйма = 4,25 дюйма); лампа PAR56 имеет внешний диаметр 17,78 см (56×1/8 дюйма=7,0 дюйма).

[0036] Лампы PAR38 и PAR56 широко применяются в качестве вышеупомянутых наземных ламп на ВПП аэропортов. Особый интерес для изобретения согласно этой заявке представляют те, которые применимы в системах огней подхода к ВПП, простирающихся на 804,67 м (0,5 мили) или более от начала главных ВПП некоторых аэропортов и помогают пилоту прибывающего воздушного судна ориентировать его надлежащим образом и управляют вертикальным углом его снижения. Чтобы способствовать осуществляемому в туманную погоду приземлению некоторых воздушных судов, таких, как воздушные суда компаний Federal Express, United Parcel Service, Inc., и некоторые некоммерческие и частные реактивные воздушные суда, оснащенные усовершенствованными системами полетного зрения (УСПЗ (EFVS)), имеющим и съемочные камеры, чувствительные к огню ИК излучения, которое лучше распространяется через туман, чем огонь видимого света. Это позволяет таким самолетам «видеть» сквозь туман, подлетать достаточно близко, чтобы различить начало ВПП, и даже сократить с 60,96 до 30,48 м (с 200 до 100 футов) «высоту принятия решения», на которой посадка должна быть прервана.

[0037] В настоящее время, используемые в США системы огней подхода к ВПП предусматривают применение ламп PAR38 и PAR56 на основе ламп накаливания, т.е., с нагреваемыми вольфрамовыми нитями накаливания. Они испускают ИК излучение, значительно более интенсивное, чем видимый свет, что делает их потребляющими энергию крайне расточительно в большинстве условий, за исключением случая тумана, для относительно немногих воздушных судов, оснащенных съемочными камерами УСПЗ.

[0038] В целях экономии энергии, Министерство энергетики США остановило производство многих ламп накаливания, требуя использовать вместо них лампы светодиодного типа, которые испускают в основном видимый свет. Следовательно, тот факт, что это делает такие лампы, в сущности, невидимыми в тумане для камер УСПЗ (эти камеры стоят около миллиона долларов, а сейчас в эксплуатации их более ста, и Федеральное управление гражданской авиации США хочет начать их применение на пассажирских воздушных судах), и это последнее препятствие, сдерживающее применение светодиодных огней в системах огней подхода к ВПП.

[0039] Изобретение согласно этой заявке обуславливает генерирование ИК излучения, необходимого для решения этих проблем в промышленности. Изобретение согласно этой заявке может принимать многие формы.

[0040] Первый вариант осуществления представляет собой огонь 100, включающий в себя источник 110 инфракрасного (ИК) излучения, который может быть применен для ВПП и т.п. В этом варианте осуществления конфигурация огня 100, который включает в себя источник 110 ИК излучения, может обеспечивать простое завинчивание в приспособления системы 10 огней подхода к ВПП, которые можно было бы устанавливать бок о бок со светодиодными лампами PAR-типа, испускающими видимый свет. Вместе с тем, изобретение согласно этой заявке и доступные в настоящее время светодиодные лампы PAR-типа, испускающие видимый свет, должны потреблять меньшую энергию, чем PAR-лампы накаливания, которые подлежат замене, и они могут испускать, по меньшей мере, столько же видимого света и испускать большее ИК излучение, обнаружимое съемочными камерами УСПЗ.

[0041] Обращаясь к фиг.1, отмечаем, что здесь показана система 10 огней подхода к ВПП, снабженная сигнальными огнями входа в створ ВПП (MALSR). Эти системы включают в себя девять линий 12 длиной 3,05 м (10 футов), в каждой из которых имеются пять ламп 14 PAR38 накаливания белого цвета свечения мощностью 100—120 ватт. Система также включает в себя восемнадцать ламп 16 PAR56 белого цвета свечения мощностью 300 ватт, оснащенных зелеными светофильтрами; эти лампы образуют порог 20 или начало ВПП, за которым пилот может совершать посадку. На американских ВПП имеются 900 таких систем, как MALSR, а по всему миру на ВПП встречаются и многие другие аналогичные и даже бóльшие системы огней подхода к ВПП. Таким образом, существует очень большая потребность прожекторах с параболическими отражателями светодиодного типа наряду с прожекторам ИК излучения, которые можно с удобством устанавливать бок о бок в аэропортах по всему миру.

[0042] Есть еще одно возможное применение для ламп ИК излучения типа PAR согласно этой заявке. Выходной спектр ИК излучения их источников распространяется по всему диапазону 1—10 микрон. Для применений того типа, который связаны с безопасностью, возможно использование фильтров различных типов с целью ограничения спектра излучения прожектора, например, длинами волн более 3 микрон или длинами волн в диапазоне 3—3,5 микрон.

[0043] Подробнее, в типичной системе 10 MALSR используются восемнадцать ламп 16 (PAR56) зеленого цвета свечения вдоль порога 20 ВПП, отстоящего на 3,05 м (десять футов). Кроме того, имеются девять линий 12 огней с пятью огнями 14 (PAR 38) белого цвета свечения через каждые 60,96 м (две сотни футов) и пять бегущих проблесковых маяков 22 также через каждые 60,96 м (две сотни футов) на расстоянии 731,52 м (2400 футов) от порога ВПП. В пункте 24 на расстоянии 304,8 м (1000 футов) от порога имеются три ряда огней (пятнадцать ламп) для дополнительного визуального ориентира в помощь пилоту на конечном участке захода на посадку. Бегущие проблесковые огни обеспечивают дополнительное визуальное управление снижением на траекторию осевой линии ВПП. Запланированная видимость при заходе на посадку составляет, по меньшей мере, от 548,64 м (1,800 футов) до 804,67 м (0,5 мили), при этом высота принятия решения о посадке или отказе от нее составляет 60,96 м (200 футов).

[0044] И опять, в изобретении согласно этой заявке возможно использование конфигурации ламп типа PAR, таких, как PAR38 и PAR56, где применяется источник 110 ИК излучения. Источник 110 ИК излучения включает в себя источник ИК излучения на основе нитридкремниевого элемента вместо выполненного на основе лампы накаливания с вольфрамовой нитью, для получения широкополосного ИК излучения. Более того, источник 110 ИК излучения генерирует фактически невидимый свет, хотя и создает ИК излучение большой мощности с широким спектром. В связи с этим, источник 110 ИК излучения может генерировать 7 % видимого света, что меньше, чем генерирует огонь, который получен посредством традиционной лампы накаливания в стиле PAR. Более того, фактически невидимый свет может составлять менее 5% видимого света, который получают посредством традиционной лампы накаливания в стиле PAR. Источник 110 ИК излучения будет иметь красный цвет свечения, а соответствующая ему пиковая отдаваемая мощность видимого света может составлять менее, чем примерно 2% отдаваемой мощности видимого света лампы накаливания PAR38.

[0045] Говоря подробнее и обращаясь к фиг.2—4, где показана одна совокупность вариантов осуществления, отмечаем, что огонь 100 имеет конфигурацию PAR, разработанную взамен существующей лампы накаливания PAR, и/или может представлять собой другого типа лампу накаливания и/или единицу светового оборудования. Огонь 100 включает в себя корпус 120 огня, имеющий цоколь 122 и кожух 124, который в рамках объема притязаний изобретения может быть представителем широкой номенклатуры кожухов. Кожух 124 может включать в себя ребра 125 охлаждения для предотвращения перегрева огня 100. Огонь 100 дополнительно включает в себя одно или более выходных окон 126, причем выходное окно 126 может представлять собой часть узла 127 выходного окна, который может быть зафиксирован относительно кожуха 124 любыми средствами, известными в данной области техники. Цоколь 122 может представлять собой традиционный цоколь в стиле PAR, имеющий винтовую резьбу 130, электрический контакт 132 винтовой резьбы и электрический контакт 134 основания цоколя. Вместе с тем, в рамках объема притязаний изобретения можно было бы использовать другие электрические соединения и/или цоколи. И опять, огонь 100 может быть представителем широкой номенклатуры традиционных конфигураций, при этом подробности всей конструкции лампы накаливания в целом не представлены в интересах краткости изложения, поскольку они известны в данной области техники. Огонь 100 включает в себя внутренний узел 136 огня, включающий в себя источник 110 ИК излучения, который представляет собой высокоэффективный источник ИК излучения, генерирующий ИК излучение в значительных количествах и широкополосное ИК излучение без повышенного потребления мощности. Внутренний узел 136 огня может включать в себя одно или более крепежных средств 138 для закрепления узла 136 относительно кожуха 124 и/или узла 127 выходного окна. Крепежные средства 138 могут включать в себя крепежные детали (не показаны в этой совокупности вариантов осуществления) для фиксации узла 136 относительно кожуха 124, или любые другие крепежные средства, известные в данной области техники. Огонь 100 дополнительно включает в себя один или более отражателей 140 ИК излучения, причем отражатель 140 ИК излучения может быть представителем широкой номенклатуры отражателей, включая параболические отражатели, аналогичные тем, конфигурация которых обеспечивает работу с лампами типа PAR (такими, как PAR38 и PAR56). Отражатель (отражатели) 140 может (могут) представлять собой часть узла 136 и/или сами по себе образовывать некоторую конструкцию. В одной совокупности вариантов осуществления источник 110 ИК излучения обуславливает применение элемента 150 узла, который включает в себя нитридкремниевый элемент 152, вместо выполненного на основе лампы накаливания с вольфрамовой нитью, для получения широкополосного ИК излучения. Элемент 150 узла источника 110 ИК излучения может иметь ИК элемент 152, который установлен в керамическом цоколе 154. Источник 110 электрически подсоединен посредством одного или нескольких проводов 155.

[0046] В одной совокупности вариантов осуществления ИК элемент 152 является плоским элементом, выполненным из нитрида кремния, с прямоугольной конфигурацией поперечного сечения, имея как толщину элемента, так и ширину элемента. Вместе с тем, в рамках объема притязаний изобретения согласно этой заявке можно было бы использовать другие конфигурации поперечного сечения. Например, ИК элемент 152 мог бы быть цилиндрическим, имея при этом круглую конфигурацию поперечного сечения с некоторой длиной и некоторым диаметром. Как показано, длина ИК элемента 152 может быть значительно большей, чем ширина и/или диаметр элемента. Ниже приведены несколько размеров на элементе 152, который в иллюстрируемом примере является плоским с некоторой шириной и некоторой толщиной. Керамический цоколь 154 может представлять собой некоторую втулку нестандартной конструкции, выполненную из глинозема (оксида алюминия), кордиерита и/или стеатита и/или аналогичного материала. Как показано, конфигурация цоколя 154 является цилиндрической, но это не обязательно. Сопротивление элемента 152 может зависеть от желаемых результатов.

[0047] В одной совокупности вариантов осуществления сопротивление элемента 152 составляет примерно 35 Ом при нулевом токе и/или комнатной температуре и сопротивление элемента 152 может возрастать примерно до 50 Ом при полном токе. Вместе с тем, в рамках объема притязаний изобретения эти диапазоны можно изменять, причем сопротивление элемента 152 может находиться в диапазоне 30-40 Ом при нулевом токе и/или комнатной температуре, и сопротивление элемента 152 может возрастать примерно до 45—55 Ом при полном токе. Кроме того, элемент 152 может иметь минимальную температуру примерно 982,22°С (1800 градусов по Фаренгейту) и максимальную температуру примерно 1648,9°С (3000 градусов по Фаренгейту). Ток установившегося режима может находиться в диапазоне от 0,7 А до 2,2 А при 120 вольт.

[0048] В одной совокупности вариантов осуществления размеры элемента 150 узла являются следующими:

Выступающий нитридкремниевый элемент 152

Длина: 2,08 см (0,820 дюйма)±5,1 мм (0,20 дюйма)

Ширина: 0,5 мм (0,020 дюйма)±0,5 мм (0,020 дюйма)

Толщина: 1,9 мм (0,075 дюйма)±0,5 мм (0,020 дюйма)

Керамическая втулка 154

Длина: 3,43 см (1,350 дюйма)±1,3 см (0,50 дюйма)

Диаметр: 10,1 мм (0,397 дюйма)±5,1 мм (0,20 дюйма)

[0049] В другой совокупности вариантов осуществления размеры и параметры элемента 150 узла являются следующими:

Нитридкремниевый элемент (габариты) 152

Длина: 30,5—45,7 мм (1,2—1,8 дюйма)

Ширина: 3,6—5,1 мм (0,14—0,20 дюйма)

Толщина: 7,6—1,3 мм (0,03—0,05 дюйма)

[0050] В этой совокупности вариантов осуществления сопротивление элемента 152 может находиться в диапазоне 18—125 Ом. Рабочее напряжение может находиться в диапазоне от 102 вольт до 132 вольт. Потребляемый ток может находиться в диапазоне от 0,4 А до 1,4 А при 120 вольт. Рабочая температура может находиться в диапазоне от 950°С до 1350°С, причем максимальная рабочая температура составляет 1500°С при напряжении 132 вольт. Кроме того, при этом время нагрева до температуры 980°С при напряжении 102 вольт составляет примерно 8 секунд.

[0051] Вместе с тем, как можно оценить, в рамках объема притязаний изобретения согласно этой заявке размеры, а также формы, узла 150, ИК элемента 152 и/или втулки 154 могут находиться в широком диапазоне. Более того, можно корректировать размер и/или форму, чтобы скорректировать общую отдаваемую мощность ИК излучения и обеспечить возможность работы с использованием параболического отражателя 140 в огне 100. Вместе с тем, отмеченные выше размеры относятся к вариантам осуществления, которые предусматривают использование нитрида кремния с некоторой специфической параболической линзой или некоторым специфическим параболическим отражателем, причем для элемента с другими размерами могла бы потребоваться фокальная точка отражателей другого типа. Поэтому размеры, проиллюстрированные выше, следует считать не ограничивающими, а описывающими показанные варианты осуществления.

[0052] Обращаясь к показанным вариантам осуществления, отмечаем, что источник 110 ИК излучения имеет горячий участок 156, откуда главным образом и генерируется энергия ИК излучения элемента 152. Отражатель 140 представляет собой параболический отражатель, который включает в себя фокальную точку 158. В показанном варианте осуществления горячий участок 156, по меньшей мере, тесно связан с фокальной точкой 158. Поскольку элемент 152 сформирован из выполненного на основе нитрида кремния источника ИК излучения, горячий участок 156 имеет и высокую интенсивность, и значительную концентрацию луча, причем высокая интенсивность, по меньшей мере, тесно связана с фокальной точкой 158, при этом много отдаваемой мощности ИК излучения используется и транслируется из огня 100. Это резко снижает потери эффективности, увеличивает отдаваемую мощность и улучшает форму луча, и все эти показатели выгодны для применений, связанных с ВПП. Более того, электрические свойства, а значит - и соответствующие им оптические свойства, тоже остаются неизменными во времени, так что огонь можно эксплуатировать в течение длительных периодов времени, как с высокой отдаваемой мощностью, так и с высокими эффективностями. Кроме того, дрейф, по существу, отсутствует. Показанный вариант осуществления имеет параболический отражатель с фокальной точкой, центрированной в диапазоне примерно от 3,8 мм до 12,7 мм (от 0,15 дюймов до 0,5 дюймов) от заднего конца 159 узла. Горячий участок имеет длину 160 горячего участка и расположен так, чтобы можно было воспользоваться преимуществом этой фокальной точки, и в общем случае может быть центрирован относительно фокальной точки. Длина горячего участка может находиться в диапазоне примерно от 17,8 мм до 7,6 мм (от 0,70 дюймов до 0,30 дюймов), причем имеется в виду длина вдоль полоски нитрида кремния, образующей элемент 152. С помощью этой конфигурации, исходящий луч ИК излучения испускается как максимизированная четко очерченная гауссова диаграмма направленности полной ширины на полумаксимуме 10 градусов или другой желаемой полной ширины.

[0053] В соответствии с одной совокупностью вариантов осуществления выходное окно 126 может быть образовано окном из кварцевого стекла, закрепленным в узле 127. За счет того, что выходное окно 126 является кварцевым, поглощение ИК излучения ниже 4 микрон малó или отсутствует в диапазоне 2—4 микрона. Традиционные стеклянные баллоны ламп PAR накаливания полностью поглощают ИК излучение, длины волн которого больше примерно 2 микрон. Это важно тем, что используемые камеры для съемок в ИК области спектра намного чувствительнее на 4 микронах, чем на 2 микронах, и изобретение согласно данной заявке при этом генерирует ИК излучение в упомянутом лучше обнаруживаемом диапазоне за счет использования этой большей чувствительности, которая раньше была невозможной.

[0054] Говоря еще подробнее, огонь 100 может включать в себя один или более фильтров 170. В одной совокупности вариантов осуществления кварцевое окно 126 работает как фильтр 170. В соответствии с другими вариантами осуществления фильтр 170 может включать в себя фильтр «верхних частот» и/или фильтр «нижних частот». Фильтр верхних частот блокирует излучение ниже некоторого определенного уровня. Фильтр нижних частот который блокирует излучение выше некоторого определенного уровня. В одной совокупности вариантов осуществления фильтр верхних частот блокирует излучение ниже примерно 1,5 микрон. В другой совокупности вариантов осуществления фильтр верхних частот блокирует излучение ниже примерно 2 микрон. В еще одних совокупностях вариантов осуществления фильтр верхних частот блокирует излучение ниже некоторого уровня, который находится в диапазоне от 1 до 3 микрон. Что касается фильтра нижних частот, который блокирует излучение выше некоторого определенного уровня, конфигурация фильтра нижних частот может обеспечивать блокировку излучения выше примерно 4 микрон. В еще одних совокупностях вариантов осуществления фильтр нижних частот блокирует излучение выше некоторого уровня, который находится в диапазоне от 3 до 5 микрон. Более того, фильтр 170 может включать в себя комбинированный фильтр, причем он может включать в себя несколько фильтров. Например, фильтр 170 может включать в себя как фильтр верхних частот, так и фильтр нижних частот, что может давать источники ИК излучения с конкретными диапазонами длин волн.

[0055] Это можно использовать для получения сфокусированного и целенаправленного ИК излучения высокой мощности, которое является гораздо более обнаружимым, чем в случаях известных источников ИК излучения, и с меньшим энергопотреблением.

[0056] Обнаружено, что огонь согласно этой заявке дает значительное увеличение отдаваемой мощности используемого ИК излучения по сравнению со стандартной лампой накаливания в стиле PAR38. Следовательно, изобретение согласно этой заявке может приводить к отдаваемой мощности ИК излучения, значительно более превышающей ту, которая характерна для стандартной лампы в стиле PAR38 с гораздо меньшей мощностью.

[0057] И опять, изобретение согласно этой заявке может включать в себя один или более фильтров 170. Это в сочетании с источником 110 ИК излучения обеспечивает как более широкий диапазон отдаваемой мощности ИК излучения, так и значительно лучше управляемую отдаваемую мощность. Более того, один или более фильтров 170 можно использовать для точной настройки широкого и мощного ИК излучения, генерируемого источником 110, с целью создания хорошо управляемого и желательного диапазона ИК излучения. И опять, это важно тем, что используемые камеры для съемок в ИК области спектра могут оказаться намного чувствительнее в некотором конкретном диапазоне ИК излучения, причем ИК излучение вне этого диапазона является лишь узким. Например, камеры для съемок в ИК области спектра, используемые на воздушных судах, намного чувствительнее на 4 микронах, чем на 2 микронах, и изобретение согласно этой заявке может обеспечивать широкий диапазон спектра выходного излучения для использования этой большей чувствительности. В связи с этим, источник 110 ИК излучения согласно этой заявке генерирует выходной спектр ИК излучения, распространяющийся по диапазону примерно от 1 до 10 микрон. На основе типа применения, можно также использовать фильтры различных типов, чтобы ограничить спектр излучения лампы. Это может предусматривать наличие отмеченных выше фильтров верхних частот, которые блокируют излучение ниже некоторого определенного уровня. В одной совокупности вариантов осуществления фильтр верхних частот отфильтровывает ИК излучение ниже примерно 1,5 микрон. В другой совокупности вариантов осуществления отфильтровывают ИК излучение ниже примерно 2 микрон. Изобретение также может включать в себя фильтр «нижних частот», который блокирует излучение выше некоторого определенного уровня, и/или комбинации таких фильтров.

[0058] В одной совокупности вариантов осуществления источник 110 ИК излучения генерирует широкий диапазон ИК излучения, а выходное окно 126 включает в себя кварцевое окно, которое ведет себя подобно фильтру нижних частот, причем выходное окно 126 будет пропускать излучение от видимого света до примерно 4 микрон, причем пропускание упомянутого огня падает примерно до нуля, что можно определить как максимальную точку фильтрации (выше этой максимальной точки ИК излучение отфильтровывается). В одной совокупности вариантов осуществления максимальная точка фильтрации составляет примерно 4 микрона, как отмечалось выше. Вместе с тем, как можно оценить, максимальная точка фильтрации может и не отражаться точным числом и/или точным целым числом. Следовательно, наличие максимальной точки фильтрации примерно 4 микрона можно представить как максимальную точку фильтрации в диапазоне от 3,5 микрон до 4,5 микрон. В другой совокупности вариантов осуществления максимальная точка фильтрации находится в диапазоне от 3,7 до 4,3 микрон. В другой совокупности вариантов осуществления максимальная точка фильтрации находится в диапазоне от 3,9 до 4,1 микрон. В еще одной совокупности вариантов осуществления максимальная точка фильтрации может находиться в диапазоне от 4 до 5 микрон. Для одного или нескольких фильтров верхних частот, их можно определять минимальной точкой фильтрации, причем ниже этой минимальной точки фильтрации ИК излучение отфильтровывается или устраняется. В одной совокупности вариантов осуществления минимальная точка фильтрации составляет примерно 3 микрона. Вместе с тем, как можно оценить, минимальная точка фильтрации также может и не отражаться точным числом и/или точным целым числом. Следовательно, наличие минимальной точки фильтрации примерно 3 микрон можно представить минимальную точку фильтрации в диапазоне от 2,5 микрон до 3,5 микрон. В другой совокупности вариантов осуществления минимальная точка фильтрации находится в диапазоне от 2,7 до 3,3 микрон. В еще одной совокупности вариантов осуществления, минимальная точка фильтрации находится в диапазоне от 2,9 до 3,1 микрон. В еще одной совокупности вариантов осуществления минимальная точка фильтрации находится в диапазоне от 2 до 4 микрон. За счет наличия и фильтра верхних частот, и фильтра нижних частот, огонь 100 может генерировать ИК излучение в диапазоне примерно от 3 до 4 микрон, который представляет минимальную точку фильтрации примерно 3 микрона и максимальную точку фильтрации примерно 4 микрона, в результате чего имеется полоса пропускания 1 микрон. Результаты, аналогичные применительно к полосно-пропускающим системам, в принципе, можно получить, комбинируя фильтр нижних частот, имеющий максимальную точку фильтрации примерно 8 микрон, с последующим фильтром верхних частот, имеющим минимальную точку фильтрации примерно 7 микрон, в результате чего снова получается полоса пропускания 1 микрон, но результатом этим будет другая полоса пропускания 1 микрон. Это применимо для разных применений, таких, как применения скрытого типа.

[0059] Говоря еще подробнее, фильтр (фильтры) 170 может (могут) включать в себя одиночный фильтр, который пропускает некоторый диапазон длин волн. Этот фильтр может включать в себя полосно-пропускающий фильтр ИК излучения, который обеспечивает прохождение только желаемого диапазона длин волн. В сущности, этот фильтр может действовать и как фильтр нижних частот, и как фильтр верхних частот, причем этот фильтр подавляет (ослабляет) частоты вне упомянутого желаемого диапазона.

[0060] Обращаясь к фиг.5 и 6, отмечаем, что здесь показана еще одна совокупность вариантов осуществления. Подробнее, показан огонь 200, который тоже может меть конфигурацию, подобную PAR, и который включает в себя как источник 210 ИК излучения, так и источник 212 видимого света. И опять, источники 110, 210 ИК излучения согласно этой заявке фактически не генерируют видимый свет, а генерируют очень мощное ИК излучение с широким спектром. В связи с этим, источники 110, 210 ИК излучения генерируют 7% видимого света что меньше, чем генерирует традиционная лампа накаливания в стиле PAR. Более того, фактически невидимый свет может составлять менее 5% видимого света, который получают посредством традиционной лампы накаливания в стиле PAR. Свечение этих источников (110, 210) ИК излучения будет красным, а их пиковая отдаваемая мощность видимого света может составлять менее, чем примерно 2 % отдаваемой мощности видимого света лампы накаливания PAR38. Конфигурация источников 210 ИК излучения может быть такой же, как у источника 110 ИК излучения, о котором шла речь выше, причем описание, изложенное выше в отношении источника 110 ИК излучения, применимо также к источнику 210, причем это описание - в интересах краткости изложения - повторено не будет.

[0061] Соответственно, изобретение может дополнительно включать в себя источник видимого света. В варианте осуществления, показанном на фиг.5 и 6, источник 212 света включает в себя восемь независимых единиц светового оборудования или узлов огней, обозначенных позицией 214; вместе с тем, в рамках объема притязаний изобретения согласно этой заявке можно использовать больше или меньше восьми узлов огней. Узлы 214 огней включают в себя провода 215 электрических соединений. Как и в других вариантах осуществления согласно этой заявке, огонь 200 можно спроектировать с возможностью замены существующих ламп накаливания PAR и/или лампы накаливания любого другого типа. Более того, в него можно ввести собственную единицу светового оборудования (не показана). Вместе с тем, поскольку огонь 200 также генерирует видимый свет, его можно было бы использовать для замены всех огней в системе 10 огней подхода к ВПП.

[0062] Огонь 200 включает в себя корпус 220 огня, имеющий цоколь 222, кожух 224 и одно или более выходных окон 226. Цоколь 222 может представлять собой традиционный цоколь в стиле PAR, имеющий винтовую резьбу 230, электрический контакт 232 винтовой резьбы и электрический контакт 234 основания цоколя. И опять, огонь 200 может быть представителем широкой номенклатуры традиционных конфигураций, при этом подробности всей конструкции лампы накаливания в целом не представлены в интересах краткости изложения, поскольку они известны в данной области техники. В показанных вариантах осуществления огонь 200 включает в себя внутренний узел 236 огня, который может служить опорой как источнику (источникам) 210 ИК излучения, так и источнику (источникам) 212 видимого света. Огонь 200 включает в себя источник 210 ИК излучения, который представляет собой высокоэффективный источник ИК излучения, генерирующий ИК излучение в значительных количествах и широкополосное ИК излучение без повышенного потребления мощности. Огонь 200 дополнительно включает в себя один или более отражателей 240 ИК излучения, причем отражатель 240 ИК излучения может быть представителем широкой номенклатуры отражателей, включая имеющие такую же общую конфигурацию, как используемые на лампах типа PAR (таких, как PAR38 и PAR56), и/или может генерировать желаемую концентрацию луча. Вместе с тем, конфигурация отражателя 240 ИК излучения также может обеспечивать конкретное применение в связи с трансляцией ИК излучения, которая была невозможной при традиционных лампах накаливания PAR. В одной совокупности вариантов осуществления источник 210 ИК излучения предусматривает применение узла 250 элемента, который может быть таким же, как вышеуказанный узел 150 элемента, или аналогичным ему, являясь при этом нитридкремниевым элементом 252 вместо лампы накаливания с вольфрамовой нитью с целью получения широкополосного ИК излучения с увеличенными интенсивностями без дополнительного потребления энергии. Ка и в варианте осуществления, о котором шла речь выше, узел 250 элемента источника 210 ИК излучения может иметь плоский ИК элемент 252, который может быть установлен в керамическом цоколе 254, или аналогичном, который электрически подсоединен посредством проводов 155.

[0063] В показанном варианте осуществления огонь 200 имеет множество узлов 214 огней, светящихся видимым светом, которые являются независимыми источниками 210 ИК излучения. Вместе с тем, в изобретении согласно этой заявке можно использовать любое количество источников видимого света. Подробнее, огонь 200 может включать в себя источник видимого света любого типа, могущий работать совместно с источником 210 ИК излучения так, что огонь 200 будет генерировать и ИК излучение, и видимый свет.

[0064] В показанном варианте осуществления источники 214 видимого света представляют собой светодиодные источники света, поскольку те эффективно генерируют видимый свет. Огонь 200 может быть представителем широкой номенклатуры конфигураций, обеспечивая как ИК излучение, так и видимый свет, проецируемые огнем 200. В показанном варианте осуществления огонь 200 включает в себя централизованный источник ИК излучения, причем источник видимого света окружает источник ИК излучения. В частности, огонь 200 включает в себя кольцо 242 огня, которое может представлять собой часть внутреннего узла 236 огня. Кольцо 242 окружает отражатель 240, причем узлы 214 огней, светящихся видимым светом, зафиксированы относительно кольца 242 и охватывают отражатель 240 по окружности. Конфигурация группы светящихся белым цветом СИДов, образующих узлы 214, может обеспечивать соответствие интенсивности и диаграммы направленности луча согласно отдаваемой мощности видимого света лампы накаливания PAR38 и/или прожектора PAR56 на основе лампы накаливания и/или повышать интенсивность. Вместе с тем, обнаружено, что источник 210 ИК излучения имеет интенсивность ИК излучения и диапазон длин волн, которые существенно превышают характерные для таких ламп накаливания.

[0065] Огонь 200, когда он выполнен в формате PAR38, может включать в себя параболический отражатель 240 диаметром 76,2 мм (3 дюйма) для формирователя ИК луча. Этот отражатель окружен кольцом 242, которое представляет собой круговое кольцо огня. В одном варианте осуществления кольцо 242 имеет ширину 244, которая составляет, по меньшей мере, 17,8 см (7 дюймов). В другом варианте осуществления ширина 244 составляет, по меньшей мере 22,2 мм (0,875 дюйма). В другой совокупности вариантов осуществления ширина 244 меньше 6,35 см (2,5 дюймов). В еще одном варианте осуществления ширина 244 составляет менее 5,1 см (2,0 дюймов). Кольцо 242 предпочтительно включает в себя множество узлов 214 огней, светящихся видимым светом, разнесенных в окружном направлении по кольцу и вокруг оси 245 огня. В одной совокупности вариантов осуществления узлы огней разнесены на равные расстояния друг от друга по кольцу 242. В другой совокупности вариантов осуществления имеются, по меньшей мере, три узла 214 огней, светящихся видимым светом. В еще одной совокупности вариантов осуществления имеются, по меньшей мере, шесть узлов 214 огней. В еще одной совокупности вариантов осуществления имеются от восьми до десяти узлов 214 огней, светящихся видимым светом. Источники света и/или узлы огней могут представлять собой любую систему генерирования видимого света. Как отмечалось выше, обнаружено, что светодиодные источники света хорошо работают, генерируя видимый свет, ввиду их эффективности. Узлы 214 огней может представлять собой выполненные с линзой СИДы с узким лучом белого цвета свечения мощностью 8—10 ватт, например, СИДы CREEEXPL-830-1 теплого белого цвета свечения. Узлы огней, светящиеся видимым светом, можно устанавливать на круговое кольцо 242 огня наряду с их электронными драйверами и ребристыми радиаторами. Кольцо 242 может быть изготовлено из материалов, номенклатура которых широка, включая - но не в ограничительном смысле - алюминий. В одном варианте осуществления кольцо 242 является круговым и имеет внутренний диаметр 7,62 см (3 дюйма) и внешний диаметр 17,78 см (7 дюймов), причем толщина кольца составляет 9,53 см (0,375 дюйма). Более того, кольцо 242 может быть изготовлено минимизирующим теплопередачу от отражателя к кольцу. Драйверы СИДов узлов 214 можно устанавливать на обратной стороне кольца 242 для питания СИДов, установленных на передней стороне кольца, причем они смогут работать на уровне потребления примерно 8 ватт каждый. Электрический входной сигнал, подаваемый на драйверы, будет составлять до 120 вольт переменного тока. В дополнение к драйверам, на обратной стороне кольца 242 можно устанавливать ребристый радиатор (ребристые радиаторы) 246. Кроме того, кожух 224 может включать в себя один или более радиаторов 248.

[0066] В соответствии с одной совокупностью вариантов осуществления выходное окно 126 может быть образовано окном из кварцевого стекла. Говоря еще подробнее, выходное окно 126 может иметь одну или более секций, а в зависимости от целевых характеристик эти секции будут находиться на одном уровне либо с источником 210 ИК излучения, либо с источником 212 видимого света. Эти секции могут представлять собой отдельные компоненты и/или могут представлять собой отдельные участки одного и того же компонента. В связи с этим, выходное окно 126 может представлять собой часть узла 260 выходного окна, которая может быть зафиксирована относительно кожуха 224 любыми средствами, известными в данной области техники. Окно 126 может включать в себя a секцию 126a окна, которая накрывает только источник 210 ИК излучения. Секция 126a окна может представлять собой кварцевое стекло, имеющее диаметр примерно 8,89 см (3,5 дюйма) и толщину примерно 3,2 мм (1/8 дюйма). Конфигурация секции 126a окна может обеспечивать накрытие выходного конца параболического отражателя 240, имеющего диаметр 7,62 см (3 дюйма), источника 210 ИК излучения. Эта секция окна будет пропускать ИК излучение с очень малым ослаблением в диапазоне от 1,0 до 3,8 микрон в луче от источника ИК излучения. Это окно можно удерживать на месте любыми средствами, известными в данной области техники, включая - но не в ограничительном смысле - узкое кольцо толщиной 3,2 мм (1/8 дюйма), окружающее внешний край этого окна и крепящееся к переду кольца 242 (не показано).

[0067] Для узлов 214 огней, светящихся видимым светом, можно было бы применять отдельное покрытие и/или секцию, включая индивидуальные крышки для каждого из огней 214. И опять, применение кварцевого окна в качестве выходного окна 126 дает малое или вообще отсутствующее поглощение ИК излучения ниже 4 микрон и существенное излучение света в диапазоне 2—4 микрона. Традиционные стеклянные баллоны ламп PAR накаливания полностью поглощают ИК излучение, длины волн которого больше примерно 2 микрон. Это важно тем, что используемые камеры для съемок в ИК области спектра намного чувствительнее на 4 микронах, чем на 2 микронах, и изобретение согласно данной заявке при этом генерирует ИК излучение в упомянутом лучше обнаруживаемом диапазоне за счет использования этой большей чувствительности, которая раньше была невозможной. Но это не обязательно для огней, излучаемых видимый свет, причем круговую секцию 126b окна можно использовать для накрытия СИДов и она может быть основным стеклом. Более того, огонь может включать в себя коническую, снабженную ребрами теплопередачи и проводящими электродами крышку, которая будет образовывать цоколь этого огня (не показан).

[0068] Как и в случае огня 100, огонь 200 может включать в себя один или более фильтров 270 и/или 270a. Более того, огонь 200 может включать в себя один или более фильтров для источника 210 ИК излучения и/или источника 212 видимого света, причем фильтры 270 применимы для источника 210 ИК излучения, а фильтры 270a применимы для источника 212 видимого света. Конфигурация фильтра (фильтров) 270 может обеспечивать накрытие только источника ИК излучения, что является предпочтительным вариантом осуществления. Вместе с тем, конфигурация фильтров 270 могла бы обеспечивать и накрытие всего светового проема. Аналогично, фильтры 270a могут накрывать только источник 212 видимого света и/или накрывать окно целиком. В предпочтительных вариантах осуществления фильтры 270 накрывают только источник видимого света. Помимо этого, фильтры 270 и/или 270a могут включать в себя кварцевое окно и/или быть его частью и/или частью выходного окна. В отношении фильтров 270 отметим, что эти фильтры могут включать в себя фильтр 272 «верхних частот», который блокирует излучение ниже некоторого определенного уровня, и/или фильтр 274 «нижних частот», который блокирует излучение выше некоторого определенного уровня; речь о них подробнее шла выше.

[0069] Более того, фильтр (фильтры) 270 может (могут) включать в себя комбинированный фильтр, причем он может включать в себя несколько фильтров, при этом, как показано, фильтр 270 может включать в себя и фильтр 272 «верхних частот и фильтр 274 «нижних частот», что может давать источники ИК излучения для конкретных диапазонов длин волн; речь о них подробнее шла выше. Кроме того, один или более фильтров могут представлять собой часть окна 126. И опять, упомянутый фильтр может включать в себя один или более полосно-пропускающих фильтров ИК излучения, которые обеспечивают прохождение только желаемого диапазона длин волн; речь об этом подробнее шла выше.

[0070] Фильтры 270a также могут включать в себя фильтры (показанные на чертежах как фильтры 272a и 274a), которые управляют прохождением света, но конфигурация этих фильтров может обеспечивать и управление видимым светом. Например, фильтры 270a могли бы включать в себя цветной полосовой фильтр 272a, причем для изменения цвета и/или интенсивности видимого света можно использовать упомянутые фильтры и/или светофильтр любого другого типа, известный в данной области техники. Как можно оценить, хотя фильтры 272a и/или 274a показаны около окна 126, в рамках объема притязаний изобретения эти фильтры также могут быть частью внутреннего узла 236 огня, как показано на фиг.6, индивидуальными узлами 214 огней и/или самим светодиодным огнем.

[0071] Обнаружено, что огни согласно этой заявке дают значительные увеличения оптической отдаваемой мощности по сравнению со стандартной лампой накаливания в стиле PAR38. Следовательно, изобретение согласно этой заявке может генерировать отдаваемую мощность ИК излучения, значительно более превышающую ту, которая характерна для стандартной лампы в стиле PAR38 с гораздо меньшей мощностью. Более того, огонь 200 может также может давать больше видимого света в дополнение к увеличенной отдаваемой мощности ИК излучения без увеличения потребления мощности.

[0072] В соответствии с еще одними дополнительными вариантами осуществления источники 110, 210 ИК излучения могут представлять собой избирательно задействуемые источники ИК излучения. Как можно оценить и как подробнее говорилось выше, ИК излучение оказывается необходимым главным образом тогда, когда метеорологические условия являются неудовлетворительными или видимость является плохой. Когда эти условия возникают, пилот использует для безопасной посадки камеру для съемок в инфракрасной (ИК) области спектра или усовершенствованную систему полетного зрения (УСПЗ), которой оснащена кабина, чтобы обнаружить лучи ИК излучения, испускаемые из источника теплового излучения. Подробнее, источники 110, 210 ИК излучения могут представлять собой задействуемые отдельно от источников видимого света. В отношении ИК излучения, генерируемого из источников 110 ИК излучения отметим, что весь огонь 100 в целом может представлять собой задействуемый отдельно от других источников видимого света, используемых на ВПП. Как подробнее говорилось выше, огни 100 могут представлять собой применяемые в сочетании с источниками видимого света, которые быть отдельными единицами осветительного оборудования, причем питание можно будет подавать на источники 110 ИК излучения только тогда, когда условия требуют использования ИК излучения. Следовательно, огонь 100 может включать в себя одну или более систем и/или одно или более электронных средств для избирательного использования, причем некоторые из них будут описаны ниже применительно к огню 200.

[0073] В связи с этим, огонь 200 включает в себя и источник 210 ИК излучения, и источник 212 видимого света, причем конфигурация средств избирательного управления может быть такой, что источник 210 ИК излучения и источник 212 видимого света можно будет задействовать независимо друг от друга. Подробнее, огонь 200 может включать в себя широкую номенклатуру внутренних электронных средств, чтобы обеспечить независимую эксплуатацию источника 210 ИК излучения и источника 212 видимого света и систем, что позволит сделать управление внутренними средствами управления и системами независимым или частично независимым.

[0074] Обращаясь к фиг.7, отмечаем, что здесь одна такая система для огня 200 схематически показана как система 300. Система 300 предназначена для огня 200, но некоторые из этих систем применимы и для огня 100. Подробнее, огонь 200 включает в себя как один или более источников 210 ИК излучения, так и один или более источников 212 видимого света, причем источники видимого света включают в себя один или более узлов 214 огней. В показанном варианте осуществления источник 210 включает в себя нитридкремниевый элемент 252 для генерирования широкополосного ИК излучения и керамический цоколь 254 для удержания упомянутого элемента на месте в огне. Источник 210 ИК излучения электрически подсоединен посредством одного или нескольких проводов 155 или эквивалентных средств. Узлы 214 огней оперативно соединены с электрической системой 300 с помощью соединительных проводов 215 или эквивалентных средств.

[0075] Система 300 включает в себя первую электрическую цепь 310 и вторую электрическую цепь 312, которые могут представлять собой любую электрическую цепь, известную в данной области техники, включая - но не в ограничительном смысле - основные проводные системы, жгуты проводов и/или твердотельные системы. Первая цепь 310 электрически соединяет источник 210 ИК излучения с системой 300 и может включать в себя провода 155. Вторая цепь 312 электрически соединяет узлы 214 огней с системой 300 и может включать в себя провод 215. Система 300 дополнительно включает в себя один или более переключателей 320, которые оперативно соединяют цепи 310 и 312 с источником 232 питания, причем переключатель 320 может избирательно направлять питание между источником 210 ИК излучения и узлами 214 огней, светящимися видимым светом, на основании метеорологических условий или по любой другой причине. Цепь 310 и/или цепь 312 может включать в себя трансформатор (трансформаторы) и/или электронные системы 330 и 332 которые могут управлять любыми изменениями подводимой мощности, включая разности напряжений. Вместе с тем, как можно оценить, в рамках объема притязаний изобретения согласно этой заявке, этими изменениями также можно было бы управлять непосредственно в узлах огней.

[0076] Система 300 может дополнительно включать в себя внутреннюю операционную систему 340, которая может включать в себя один или более датчиков 342. Эти датчики могут быть представителями широкой номенклатуры датчиков для обнаружения метеорологических условий. Эти датчики могут включать в себя как внутренние датчики, так и наружные датчики, включая - но не в ограничительном смысле - датчики 344 света для обнаружения наружной освещенности на ВПП, датчик 346 давления для обнаружения изменений погоды, датчики 348 температуры для обнаружения температуры окружающей среды на ВПП и/или оптический датчик 350 для окна 226, чтобы обнаруживать, есть ли на окне какое-либо препятствие, такое, как лед или снег.

[0077] Система 300 и/или внутренняя операционная система 340 могут дополнительно включать в себя одно или более вычислительных устройств 360, которые могут управлять системой 300 и/или огнем 200, включая - но не в ограничительном смысле - управление потреблением мощности с целью максимизации эффективности и/или использования источника 210 ИК излучения и источника 212 видимого света. В рамках объема притязаний изобретения согласно этой заявке можно было бы использовать вычислительное устройство любого типа, включая как внутренние, так и наружные вычислительные системы. Для управления потоком мощности между источником 210 ИК излучения и источником 212 видимого света можно посылать в переключатель 320 некоторый выходной сигнал 362. Вместе с тем, по меньшей мере, в одном варианте осуществления переключатель 320 может представлять собой часть операционной системы 340. Операционная система 300 и/или внутренняя операционная система 340 могут дополнительно включать в себя внутренний источник 370 питания, который может поддерживать работу системы 300 даже тогда, когда огонь 200 отключен, и/или управлять притоком мощности в операционную систему 340, обеспечивая эксплуатацию системы 340 при разных напряжениях, и т.п.

[0078] Операционная система 340 может дополнительно включать в себя систему 380 связи, которая может включать в себя один или более антенн и/или приемопередатчиков 382, что позволит системе 300, 340 осуществлять связь с наружными операционными системами и органами управления, включая наружное вычислительное устройство 360 (не показано). Как можно оценить, систему 380 связи можно использовать, чтобы обеспечить передачу сообщений вовне для управления эксплуатацией огня. В соответствии с другой совокупностью вариантов осуществления система 300 может включать в себя a автономную систему 390 связи, могущую включать в себя одну или более антенн и/или приемопередатчиков 392, что позволяет осуществлять связь вовне, включая - но не в ограничительном смысле - наружные компьютерные сети (не показаны), с целью непосредственной связи с переключателем 320, пользуясь переключающим сигналом 394.

[0079] Система 300 может быть электрически сочленена с цоколем 232, который может представлять собой источник питания системы и который включает в себя электрическую контакт 232 винтовой резьбы и электрический контакт 234 основания цоколя 22 для получения потока 400 подводимой мощности в систему 300. И опять, для питания огней 100, 200 можно использовать любой источник питания и/или соединение.

[0080] В результате, источник ИК излучения может работать независимо от источника видимого света и/или совместно с ним в зависимости от метеорологических условий. Более того, средство избирательного управления источника ИК излучения также применимо для других целей, таких, как стаивание льда и снега с линзы огня, когда требуется только источник видимого света, но при этом снег и лед снижают эффективность видимости огня.

[0081] Хотя значительное внимание уделено предпочтительным вариантам осуществления изобретения, проиллюстрированным и описанным здесь, следует по достоинству оценить тот факт, что в рамках принципов изобретения можно предусмотреть другие варианты осуществления и их эквиваленты и что в предпочтительные варианты осуществления можно внести многочисленные изменения. Помимо этого, вышеописанные варианты осуществления можно объединять, образуя еще одни варианты осуществления изобретения согласно этой заявке. Соответственно, следует отчетливо понимать, что вышеописанный предмет изобретения надлежит интерпретировать лишь как иллюстрирующий изобретение, а не как ограничивающий его.

Claims

1. Огонь взлетно-посадочной полосы (ВПП) аэропорта для применения в качестве огня подхода к ВПП для системы светосигнального оборудования ВПП, причем огонь взлетно-посадочной полосы содержит корпус огня, имеющий цоколь, конфигурация которого обеспечивает опору огню ВПП в соответствующей осветительной розетке соответствующей системы светосигнального оборудования ВПП, причем упомянутый цоколь включает в себя электрическое соединение, предназначенное для электрического соединения огня ВПП с соответствующей системой светосигнального оборудования ВПП, при этом огонь дополнительно включает в себя одно или более выходных окон, причем огонь ВПП имеет высокоэффективный источник инфракрасного (ИК) излучения и один или более отражателей ИК излучения для направления из источника ИК излучения наружу через упомянутое одно или более выходных окон, при этом источник ИК излучения имеет нитридкремниевый элемент, а этот нитридкремниевый элемент имеет некоторый объем материала нитрида кремния, простирающийся от цоколя нитридкремниевого элемента до дистального конца нитридкремниевого элемента, при этом цоколь нитридкремниевого элемента и дистальный конец нитридкремниевого элемента определяют длину элемента, присущую материалу нитрида кремния, измеряемую поперек упомянутого одного или нескольких выходных окон, причем объем материала нитрида кремния имеет некоторую толщину элемента и некоторую ширину элемента, которые поперечны длине элемента, при этом толщина элемента и ширина элемента меньше длины элемента, причем нитридкремниевый элемент создает горячий участок ИК излучения, испускаемого изнутри объема материала нитрида кремния, когда на него подают электрическое возбуждение, при этом горячий участок имеет длину горячего участка вдоль длины элемента, меньшую, чем длина элемента, и простирающуюся между цоколем элемента и дистальным концом элемента, причем источник ИК излучения генерирует ИК излучение в значительных количествах, испускаемое из горячего участка в пределах материала нитрида кремния, и генерирует фактически не обнаруживаемый видимый свет с гораздо меньшим потреблением энергии, чем лампа накаливания в стиле PAR.

2. Огонь ВПП аэропорта по п. 1, дополнительно включающий в себя источник видимого света, являющийся отдельным от источника ИК излучения.

3. Огонь ВПП аэропорта по п. 2, в котором источник видимого света включает в себя множество узлов огней, отстоящих от источника ИК излучения.

4. Огонь ВПП аэропорта по п. 1, причем упомянутый огонь ВПП имеет центральную ось, а источник ИК излучения имеет центр на центральной оси, при этом огонь ВПП аэропорта дополнительно включает в себя узлы огней, светящиеся видимым светом, являющиеся отдельными от источника ИК излучения, причем множество узлов огней, светящихся видимым светом, окружают источник ИК излучения и являются соосными с центральной осью.

5. Огонь ВПП аэропорта по п. 4, в котором множество узлов огней, светящихся видимым светом, включает в себя множество узлов светодиодных огней.

6. Огонь ВПП аэропорта по п. 1, в котором упомянутое одно или более выходных окон включают в себя по меньшей мере один фильтр для источника ИК излучения.

7. Огонь ВПП аэропорта по п. 1, причем упомянутый огонь ВПП включает в себя по меньшей мере один фильтр для источника ИК излучения, а упомянутый по меньшей мере один фильтр включает в себя по меньшей мере один из фильтра верхних частот и фильтра нижних частот.

8. Огонь ВПП аэропорта по п. 1, в котором источник ИК излучения включает в себя ИК элемент, опирающийся на керамическую втулку, причем ИК элемент представляет собой нитридкремниевый элемент, при этом источник ИК излучения имеет минимальную температуру примерно 1800 градусов по Фаренгейту и максимальную температуру примерно 3000 градусов по Фаренгейту.

9. Огонь ВПП аэропорта по п. 8, в котором источник ИК излучения имеет сопротивление в диапазоне 45-55 Ом в условиях тока установившегося режима, а эти условия тока установившегося режима соответствуют диапазону от 0,7 А до 2,2 А при 120 В.

10. Огонь ВПП аэропорта по п. 1, причем упомянутый огонь ВПП имеет центральную ось, при этом упомянутый один или более отражателей ИК излучения представляют собой единственный центрированный отражатель ИК излучения, соосный с центральной осью, и при этом источник ИК излучения также является соосным с центральной осью, причем огонь ВПП дополнительно включает в себя круговое кольцо огня, соосное с центральной осью и простирающееся вокруг упомянутого центрированного отражателя ИК излучения, при этом огонь ВПП имеет множество узлов огней, светящихся видимым светом, которые являются отдельными от источника ИК излучения и фиксированными относительно кругового кольца огней.

11. Огонь ВПП аэропорта по п. 1, в котором упомянутый один или более отражателей ИК излучения представляют собой параболический центрированный отражатель ИК излучения, имеющий фокальную точку, причем нитридкремниевый элемент источника ИК излучения имеет горячий участок, выровненный с фокальной точкой.

12. Огонь ВПП аэропорта по п. 11, в котором объем материала нитрида кремния, присутствующего в нитридкремниевом элементе, имеет плоскую форму с прямоугольной конфигурацией поперечного сечения материала нитрида кремния с толщиной элемента в диапазоне 0,03-0,08 дюйма и шириной элемента в диапазоне 0,10-0,25 дюйма.

13. Огонь ВПП аэропорта по п. 12, в котором объем материала нитрида кремния, присутствующего в нитридкремниевом элементе, имеет цилиндрическую конфигурацию поперечного сечения, при этом толщина элемента равна ширине элемента.

14. Огонь ВПП аэропорта по п. 12, в котором фокальная точка параболического отражателя ИК излучения находится на расстоянии от 0,15 дюйма до 0,5 дюйма от заднего конца параболического отражателя ИК излучения

15. Огонь ВПП аэропорта по п. 14, в котором горячий участок имеет длину горячего участка, а эта длина горячего участка находится в диапазоне примерно от 0,7 дюйма до 0,3 дюйма.

16. Огонь ВПП аэропорта по п. 1, дополнительно включающий в себя источник видимого света, являющийся отдельным от источника ИК излучения, причем источник ИК излучения является избирательно задействуемым независимо от источника видимого света.

17. Огонь ВПП аэропорта по п. 16, дополнительно включающий в себя электрическую систему, в которой источник ИК излучения электрически соединен с источником питания посредством первой цепи, а источник видимого света электрически соединен с источником питания посредством второй цепи, причем электрическая система дополнительно включает в себя переключатель между первой и второй цепями и источником питания с целью избирательного питания первой и второй цепей вместе и порознь.

18. Огонь ВПП аэропорта по п. 17, дополнительно включающий в себя операционную систему, оперативно управляющую переключателем на основании, по меньшей мере, одного входного сигнала.

19. Огонь ВПП аэропорта по п. 18, в котором упомянутый по меньшей мере один входной сигнал включает в себя входной сигнал по меньшей мере от одного из датчиков света, датчика давления, датчиков температуры, оптического датчика и сигнал извне.