НАДЗЕМНОЕ СВЕТОДИОДНОЕ ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛЕТНОГО ПОЛЯ
ABOVEGROUND LED LIGHTING FACILITY FOR AIRFIELD

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к надземным световым маякам для летного поля, работающим на основе светодиодных источников света. В частности, настоящее изобретение относится к аэродромным огням высокой интенсивности, таким как посадочные огни, ограничительные огни, входные огни и огни приближения взлетно-посадочной полосы.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Светодиодные источники света находят все большее применение в освещении летного поля. Преимущества светодиодов перед лампами накаливания и галогенными источниками света хорошо известны. Из уровня техники также известно, что, несмотря на то, что светодиоды обладают высоким коэффициентом полезного действия по энергии, значительное количество тепла выделяется как самими светодиодами, так и их системой питания и управления. Для продолжительного срока службы светодиодного источника света необходимо, чтобы температура светоизлучающих переходов в светодиоде оставалась ниже критического значения, которое у светодиодов значительно ниже, чем у ламп накаливания (400°К по сравнению с 3000°К). Следовательно, выделяемое тепло должно эффективно отводиться.
В патентном документе US 2008/002410 описан всенаправленный сигнальный огонь, в котором используются светодиоды и который содержит опорную плиту, действующую в качестве первого теплоотвода, и светодиодные матрицы, расположенные на опорах, соосно установленных друг на друге. При этом теплопроводящие элементы, называемые тепловыми трубками, соединяют светодиодные матрицы со вторым теплоотводом, расположенным в верхней части сигнального огня. Второй теплоотвод может быть образован группой охлаждающих ребер, рассеивающих тепло путем естественной конвекции.
Недостаток такого сигнального огня состоит в том, что тепло, выделяемое самыми нижними светодиодными матрицами, движется по сигнальному огню вверх, прежде чем рассеивается вторым теплоотводом. В результате самые верхние светодиодные матрицы подвергаются воздействию тепла, выделяемого самыми нижними светодиодными матрицами и их системой питания.
Согласно патентному документу WO 2009/103246 в одном из вариантов выполнения описан оградительный огонь, содержащий по меньшей мере один теплоотвод, предназначенный для рассеивания тепла, выделяемого светодиодами, и по меньшей мере один теплоотвод, предназначенный для рассеивания тепла, выделяемого системой питания, причем два рассеивающих тепловых потока отделены друг от друга. Система питания заключена в металлический кожух, выполняющий функцию теплоотвода указанной системы и установленный на соединительном кольце, соединяющем сигнальный огонь с креплением основания. Верхняя часть системы питания имеет вогнутую отражающую поверхность и направленные вниз светодиоды, что позволяет излучать свет в стороны. Между системой питания и отражающей поверхностью предусмотрен теплоизолятор. Тепло, выделяемое светодиодами, рассеивается теплоотводом, предусмотренным в верхней части светодиодов.
Согласно другому варианту выполнения, описанному в указанном выше документе, предусмотрены направленные вверх светодиоды с расположенным под ними теплоотводом. В данном случае теплоотвод имеет центральное отверстие, в которое входит нижний элемент, вмещающий систему питания. Указанный нижний элемент содержит вертикальные выступы, входящие в зацепление с вертикальными канавками, выполненными внутри отверстия теплоотвода. Таким образом, в рассматриваемом варианте выполнения известного технического решения светодиоды и система питания имеют один общий теплоотвод, расположенный в средней части оградительного огня.
В связи с упомянутыми документами необходимо отметить, что, как правило, для оградительных огней не рассматривается вопрос устойчивости к воздействию реактивной струи. Поэтому сигнальные огни, описанные в патентном документе US 2008/002410 и в первом варианте выполнения согласно документу WO 2009/103246, обладают тем недостатком, что второй теплоотвод увеличивает поверхность, подвергающуюся напору воздушных потоков. Следовательно, такие конструкции не могут использоваться в посадочных огнях и огнях приближения взлетно-посадочной полосы, поскольку оказываются чувствительными к воздействию реактивной струи. В указанном выше втором варианте выполнения согласно документу WO 2009/103246 передний участок немного уменьшен за счет слияния потоков, обеспечивающих рассеивание тепла, выделяемого системой питания и светодиодами, что, как указывалось выше, может сократить срок службы светодиодов.
В патентном документе WO 02/066889 описана светодиодная сигнальная лампа, содержащая группу светодиодов, установленных на модулях, которые расположены вокруг телескопической трубки и закреплены на основании. Указанные модули закрыты прозрачным колпаком лампы. Каждый модуль содержит светодиодный блок, установленный на внутреннем теплоотводящем кронштейне, содержащем конвекционные ребра. Как указанное основание, так и внешний колпак содержат сетчатые участки, обеспечивающие движение воздуха внутри лампы. Схемы возбуждения и управления светодиодами размещены внутри кожуха, который подключается к существующему контроллеру при переоснащении существующих мест установки ламп.
В указанном выше документе не описано место установки указанного кожуха, хотя из фигур можно сделать вывод, что данный кожух выполнен в виде коробки, устанавливаемой в защитных корпусах существующих контроллеров. Однако это не всегда представляется возможным, и, кроме того, при установке контроллера над поверхностью земли увеличивается поверхность, подвергающаяся напору воздушных потоков.
В отдельном случае, в посадочных огнях и огнях приближения взлетно-посадочной полосы появляются дополнительные недостатки, связанные с сочетанием различных требований. Указанные требования предъявляются со стороны регулирующих органов, например, Международной организации гражданской авиации ИКАО (ICAO), Федерального управления гражданской авиации США OAA(FAA) или Международной электротехнической комиссии МЭК(1ЕС); со стороны конечных пользователей сигнальных огней, которые могут устанавливать дополнительные эксплуатационные условия с учетом экологических требований, в том числе, климатических требований, требований, связанных с реактивными выбросами, и требований по защите от электромагнитного излучения; и со стороны изготовителей сигнальных огней и источников света.
В частности, в случае надземных аэродромных огней высокой интенсивности, выделяющих значительное количество тепла, проблема связана с тем, что, с одной стороны, необходима достаточно большая поверхность для рассеивания тепла, а, с другой стороны, с тем, что реактивной струе должна быть открыта достаточно малая поверхность, чтобы осветительное устройство могло выдерживать нагрузки в соответствии с критериями разрушения ИКАО (ICAO) (при воздействии реактивной струи со скоростью 483 км/ч). Острота этой проблемы возрастает в связи с увеличением использования таких больших самолетов, как Airbus А380.
ЗАДАЧИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Таким образом, задача настоящего изобретения состоит в создании надземного осветительного устройства для летного поля без недостатков существующих аналогов.
В частности, одна из задач изобретения состоит в создании надземного осветительного устройства для летного поля, работающего на основе светодиодной технологии, причем в предлагаемом устройстве предусмотрено максимальное соотношение между площадью внешней поверхности, обеспечивающей рассеивание тепла, и площадью сечения участка, на который воздействуют силы реактивной струи.
Другая задача изобретения состоит в создании надземного осветительного устройства для летного поля, причем для предлагаемого устройства упрощено техническое обслуживание и обеспечена легкая сборка и регулировка.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно аспектам, в настоящем изобретения предложено надземное осветительное устройство для летного поля, описанное в прилагаемой формуле изобретения. Предлагаемое устройство содержит корпус и по меньшей мере одну световую головку. Указанный корпус выполнен с возможностью прикрепления к опоре, что позволяет зафиксировать корпус в положении над поверхностью земли. При этом указанная световая головка содержит по меньшей мере один светодиод.
Указанный корпус вмещает электронную схему питания и возбуждения светодиода и содержит первый теплоотвод, находящийся в тепловом контакте с указанной электронной схемой. Указанная световая головка содержит второй теплоотвод, предназначенный для рассеивания тепла, выделяемого светодиодом.
Согласно изобретению световая головка выполнена в виде элемента, отдельного от корпуса.
Световая головка прикреплена к корпусу с возможностью отсоединения. Световая головка и корпус выполнены таким образом, что при прикреплении световой головки к корпусу указанный второй теплоотвод расположен между корпусом и световой головкой, и окружающий воздух может проходить между корпусом и световой головкой так, что второй теплоотвод обеспечивает рассеивание тепла в окружающем воздухе путем естественной конвекции.
Согласно одному из аспектов изобретения световая головка содержит переднюю часть и заднюю часть. Указанная передняя часть предназначена для передачи света от светодиода и, соответственно, расположена на пути светового луча, испускаемого светодиодом. Указанная задняя часть содержит заднюю поверхность, на которой находится по меньшей мере часть второго теплоотвода. При прикреплении световой головки к корпусу задняя поверхность и, следовательно, по меньшей мере часть второго теплоотвода расположена между передней частью световой головки и корпусом.
Таким образом, между корпусом и световой головкой предусмотрен/создан по меньше мере частично открытый канал для прохождения текучей среды, через который может проходить окружающий воздух, причем тепло, рассеянное вторым теплоотводом, отводится в окружающий воздух, проходящий через предусмотренный канал путем естественной конвекции.
Благодаря отделению световой головки от электронной схемы возбуждения и наличию у каждой из них собственного теплоотвода обеспечена возможность более эффективного контроля температуры внутри световой головки, что позволяет увеличить срок службы светодиода. Кроме того, наличие теплоотвода на задней части световой головки, размещенного между передней частью световой головки и корпусом, обеспечивает более компактную конструкцию и в то же время максимально увеличивает поверхность теплопередачи. В результате возможно оптимизировать соотношение между площадью теплопередающей поверхности и площадью сечения участка, подвергающегося воздействию реактивной струи.
Предлагаемое осветительное устройство предназначено для использования в качестве посадочного огня и/или огня приближения взлетно-посадочной полосы и может быть также использовано в качестве ограничительного или входного огня. Такие огни должны обладать большой силой света, чему, в частности, соответствует конструкция предлагаемого осветительного устройства.
В одном из предпочтительных вариантов изобретения световая головка прикреплена на внешней поверхности корпуса с возможностью отсоединения.
В одном из предпочтительных вариантов изобретения, в прикрепленном положении задняя поверхность световой головки и корпус обращены друг к другу. Другими словами, задняя поверхность и внешняя поверхность корпуса обращены друг к другу.
В одном из предпочтительных вариантов изобретения корпус содержит внешнюю крышку, расположенную на внешней поверхности. Внешняя крышка предпочтительно содержит верхнюю поверхность и по меньшей мере одну лицевую поверхность. В предпочтительном варианте изобретения световая головка прикреплена к указанной лицевой поверхности.
В одном из предпочтительных вариантов изобретения световая головка и корпус выполнены таким образом, что при прикреплении световой головки к корпусу второй теплоотвод не увеличивает поверхность предлагаемого устройства, подвергающуюся воздействию реактивной струи.
Во время работы первый и второй теплоотводы могут находиться в тепловом контакте друг с другом. Как вариант, при прикреплении световой головки к корпусу второй теплоотвод может быть теплоизолирован от первого теплоотвода. В результате обеспечена полная тепловая изоляция между светодиодом и его схемой возбуждения, причем тепло, выделяемое возбуждающими электронными компонентами, не влияет на температуру светодиода, что облегчает регулирование теплового режима работы светодиода. Таким образом могут быть оптимизированы рабочие температуры обоих узлов, то есть световой головки и системы питания.
В одном из предпочтительных вариантов изобретения второй теплоотвод содержит ребра и/или стержни, расположенные на задней поверхности. Указанные ребра и/или стержни обеспечивают максимальную поверхность рассеивания тепла. Расположение указанных элементов на задней поверхности позволяет избежать увеличения поверхности, подвергающейся воздействию реактивной струи, и создания помех для прохождения световых сигналов от осветительного устройства.
В одном из предпочтительных вариантов изобретения второй теплоотвод содержит на задней поверхности ребра, в которых выполнены по существу вертикально направленные выступы и углубления. Указанные ребра прерваны вырезами, через которые может проходить воздух. Таким образом, воздух может уходить через вырезы в стороны и попадать в углубления.
В одном из предпочтительных вариантов изобретения внешняя поверхность корпуса образована кожухом или крышкой, которая по меньшей мере частично изготовлена из теплопроводящего материала, составляя, таким образом, по меньшей мере часть первого теплоотвода. Изоляция источников света от корпуса устраняет необходимость наличия на корпусе светопроницаемого колпака, благодаря чему в конструкции корпуса может быть обеспечен оптимальный отвод тепла в окружающий воздух.
В одном из предпочтительных вариантов изобретения электронная схема погружена в теплопроводящий заливочный материал. Заливочный материал предпочтительно находится в тепловом контакте с первым теплоотводом, например, с кожухом корпуса и может увеличивать передачу тепла от электронной схемы в первый теплоотвод.
В одном из предпочтительных вариантов изобретения кожух корпуса по меньшей мере частично изготовлен из электропроводящего материала, расположение которого обеспечивает экранирование электромагнитного излучения, генерируемого работающей электронной схемой. Корпус предпочтительно содержит крышку, по меньшей мере частично изготовленную из электропроводящего материала. Конструкция предлагаемого осветительного устройства позволяет изготовить кожух корпуса в виде клетки Фарадея. В результате электромагнитное экранирование осуществляется проще по сравнению с известными аналогичными конструкциями. Это является важным фактором для огней на основе светодиодов, поскольку для светодиодов необходимы электронные схемы возбуждения, обуславливающие появление систематического излучения электромагнитного поля от блоков питания светодиодов. Во избежание нарушения работы электронных систем летательных аппаратов или создания помех для сигналов управления, посылаемых наземными управляющими системами, электромагнитное экранирование должно соответствовать требованиям стандарта МЭК/EN 61000 или другого соответствующего аэронавигационного стандарта. Однако в то же время осветительные устройства должны быть способны выдерживать помехи от мощных электромагнитных волн, например, испускаемых антеннами радаров. Поскольку уровень электромагнитного излучения пропорционален потребляемой электрической мощности, уровень экранирования оказывается более важным для светодиодных огней с высокой интенсивностью, таких как посадочные огни или огни приближения взлетно-посадочной полосы, по сравнению со светодиодными огнями с низкой интенсивностью, таких как боковые рулежные огни или оградительные огни.
В одном из предпочтительных вариантов изобретения корпус содержит основание, форма которого в проекции на горизонтальную плоскость характеризуется наличием большой оси и малой оси различной длины. В качестве примеров могут быть использованы основания, имеющие по существу прямоугольную или эллиптическую форму. Таким образом, корпусу может быть придана форма, удлиненная предпочтительно по направлению реактивной струи, что позволяет увеличить поверхность как для обеспечения рассеивания тепла, так и для обеспечения визуального эффекта. Если окрасить корпус, например, в желтый цвет, что соответствует рекомендательному циркуляру ФАА (FAA) №150/5345-46 (параграф 3.10), то осветительное устройство может быть использовано как визуальный указатель для пилота, когда огни не включены.
В одном из предпочтительных вариантов изобретения световая головка содержит приспособление для профилирования светового луча, размещенное на пути луча от светодиода, что обеспечивает заданное распределение интенсивности света. Указанное приспособление содержит преломляющие и/или отражающие средства. Поскольку необходимое распределение интенсивности различается в зависимости от типа огней (посадочные огни или огни приближения) и от региональных стандартов, достаточно заменять только приспособление для профилирования светового луча. В свою очередь, это позволяет облегчить процесс производства и организацию хранения и обслуживания и, соответственно, снизить затраты.
Такие приспособления для профилирования светового луча могут быть выполнены с малыми размерами, причем каждый светодиод может быть снабжен своим собственным, отдельным приспособлением для профилирования светового луча. Это позволяет обходиться без больших сложных линз. Данные приспособления целесообразно встраивать в переднюю крышку световой головки. Кроме того, могут быть получены источники света различного типа только лишь за счет замены приспособлений для профилирования светового луча, например, путем замены передней крышки световой головки.
В одном из предпочтительных вариантов изобретения осветительное устройство содержит средства для регулирования положения световой головки относительно корпуса, которые позволяют регулировать по меньшей мере угол азимута. В зависимости от конкретного применения, международные и региональные стандарты, например, издаваемые ИКАО (ICAO) или ФАА (FAA), требуют определенного распределения интенсивности светового луча. Для группы применений могут быть использованы сходные распределения интенсивности, которые отличаются только направлением угла возвышения или угла азимута (угла положительного схождения). Возможность регулировки положения световой головки относительно корпуса облегчает регулировку указанного направления в зависимости от применения и местоположения огня на летном поле.
Кроме того, регулирование угла возвышения/азимута может осуществляться предварительно вне летного поля, что позволяет выполнять установку и замену быстрее и, соответственно, экономить драгоценное время.
В одном из предпочтительных вариантов изобретения средства для регулирования положения световой головки относительно корпуса содержат винт для прикрепления световой головки к корпусу и втулку, выполненную в световой головке и имеющую размеры, позволяющие регулировать положение световой головки относительно указанного винта. В одном из предпочтительных вариантов изобретения корпус содержит внешнюю поверхность, искривленную в азимутальном направлении в месте прикрепления световой головки к корпусу.
В одном из предпочтительных вариантов изобретения корпус содержит установочные метки, выполненные с возможностью зацепления с выравнивающим приспособлением для выравнивания осветительного устройства по внешнему ориентиру таким образом, что при отрегулированном положении выравнивающего приспособления положение корпуса отрегулировано на такую же величину. В одном из предпочтительных вариантов изобретения указанные метки выполнены в виде пазов и/или выступов, зацепляемых с выравнивающим приспособлением.
В одном из предпочтительных вариантов изобретения электрическое соединение между корпусом и опорой обеспечено штепсельным разъемом. В одном из предпочтительных вариантов изобретения корпус содержит разъемное средство для механического соединения корпуса с опорой, что позволяет облегчить прикрепление осветительного устройства к опоре. Таким образом, при обнаружении дефектов все осветительное устройство может быть заменено очень быстро без каких-либо специальных инструментов и без регулировки электрического и механического соединения на летном поле.
В одном из предпочтительных вариантов изобретения осветительное устройство содержит по меньшей мере две световые головки, расположенные с противоположных сторон корпуса.
Согласно другому аспекту изобретения предложена световая головка, соответствующая описанию в любом из предшествующих абзацев и прикрепляемая с возможностью отсоединения, как механически, так и электрически, к корпусу надземного осветительного устройства для летного поля для получения питания и сигналов управления светодиодами.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1 схематично изображено предлагаемое надземное осветительное устройство.
На фиг.2 изображена передняя крышка световой головки.
На фиг.3 изображены виды сверху и спереди предлагаемого осветительного устройства с двумя различными значениями угла азимута (фиг.3А и фиг.3В) между световой головкой и корпусом.
На фиг.4 изображен вид сзади заявляемой световой головки, содержащей ребра, прерываемые вырезами для пропускания бокового ветра.
На фиг.5 изображена крышка корпуса, снабженная установочными метками, и выравнивающее приспособление для выравнивания корпуса относительно внешнего ориентира.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг.1 изображено осветительное устройство 10 согласно одному из предпочтительных вариантов изобретения, содержащее корпус 11 и световые головки 12 и 13. Осветительное устройство 10 на фиг.1 представлено в виде надземного посадочного огня взлетно-посадочной полосы.
С помощью быстроразъемного соединительного элемента 16 корпус 11 прикреплен к опоре 14 с возможностью отсоединения. Таким образом, корпус 11 может быть быстро и легко прикреплен к опоре 14 и отсоединен от нее без применения инструментов. Опора 14 представляет собой стойку, выступающую над уровнем земли и закрепленную на земле 15, что позволяет установить осветительное устройство 10 над поверхностью земли. При этом, согласно критериям разрушения для надземных огней летного поля опора 14 предпочтительно содержит место потенциального разрыва (не показано).
Корпус 11 вмещает электронную схему 19, обеспечивающую питание и возбуждение по меньшей мере одного светодиода. В соответствии с требованиями международных или региональных авиационных стандартов указанный корпус может вмещать дополнительную электронную схему, например, для защиты от перенапряжений при попадании молнии.
Корпус 11 может содержать круглое основание 111, однако предпочтительно выполнение указанного основания с эллиптической или прямоугольной формой, которая в проекции на плоскость характеризуется наличием большой оси и малой оси. Указанные предпочтительные формы основания позволяют увеличить внешнюю поверхность корпуса, не изменяя при этом площадь сечения участка, от которого зависит устойчивость к воздействию реактивной струи. Это обеспечивает увеличение рассеивания тепла и улучшение внешнего вида осветительного устройства 10 для обзора пилотом даже на коротких расстояниях.
Указанный корпус содержит внешнюю крышку 110, которая опирается на основание 111 корпуса и образована верхней поверхностью 112, расположенной в приподнятом положении относительно основания 111, и по меньшей мере одной лицевой поверхностью 113, 114, проходящей между основанием 111 и верхней поверхностью 112. Таким образом, лицевые поверхности 113, 114 могут занимать по существу вертикальное положение. Указанная крышка 110 может быть выполнена с куполообразной формой.
Электронная схема питания и возбуждения светодиода, помещенная в корпус 11, выделяет тепло, которое должно отводиться от корпуса для ограничения повышения температуры и предотвращения отказа электронных компонентов.
Для решения данной проблемы корпус 11 снабжен первым, предпочтительно пассивным теплоотводом. В предпочтительном варианте изобретения кожух или крышка 110 корпуса 11 действует в качестве первого теплоотвода. Вследствие этого крышку 110 предпочтительно изготавливают из теплопроводящего материала, такого как металл, например, из алюминия или металлического сплава. Крышка 110 может быть изготовлена из (теплопроводящего) полимерного материала, возможно, с добавкой металлического порошка. Тепловой контакт электронной схемы с теплоотводом обеспечивает рассеивание тепла в окружающую среду за счет конвекции и/или излучения.
Наиболее эффективное рассеивание тепла обеспечено при максимальном соотношении между площадью поверхности крышки 110 и площадью поперечного сечения корпуса (крышка 110). Такой результат можно получить за счет придания основанию 111 корпуса прямоугольной или эллиптической формы, как указано выше. Как показано на фиг.1, в предпочтительном варианте изобретения крышка 110 имеет трапециевидную форму (форму усеченного конуса).
Кроме того, электронная схема может быть погружена в теплопроводящий заливочный материал, например, в эпоксидную смолу, которая может заполнять внутреннюю полость крышки 110. Заливочный материал может улучшать теплопередачу/тепловую диффузию в теплоотвод (крышка 110).
Основание 111 корпуса может использоваться как дополнительный или альтернативный теплоотвод.
Электронная схема питания и возбуждения светодиода, помещенная в корпус 11, также генерирует электромагнитное поле (излучение), способное вносить помехи в электромагнитные сигналы или в работу бортового или наземного электронного оборудования для невизуального наблюдения или управления полетом, например, в курсо-глиссадную систему КГС (ILS), микроволновую систему посадки МСП (MLS), радары и в работу другого подобного оборудования.
Для решения данной проблемы в корпусе 11 может быть предусмотрено дополнительное экранирование электромагнитных полей, создаваемых электронной схемой. Это может быть обеспечено за счет выполнения корпуса 11 в виде клетки Фарадея. Электромагнитное экранирование предпочтительно соответствует уровням, определенным в стандарте МЭК 61000 и, возможно, в других навигационных стандартах. Крышка 110 также может быть выполнена из электропроводного материала, например, из алюминия. Как вариант, под крышкой 110 предусмотрен конструктивный элемент из электропроводного материала, выполненный в виде сетки или решетки.
Помимо быстроразъемного соединительного элемента 16 может быть также предусмотрен быстроразъемный электрический соединитель между корпусом 11 и опорой 14, например, в виде штепсельного разъема. Таким образом, при расцеплении указанного элемента 16 автоматически происходит отключение корпуса от линии электроснабжения, что облегчает установку и ремонт оборудования.
Высота корпуса предпочтительно равна по меньшей мере 100 мм, что обеспечивает хорошую видимость для пилота. Во избежание зацепления с гондолой двигателя самолета высота корпуса ограничена предпочтительным значением 350 мм.
В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения светодиоды являются частью не корпуса 11, а частью по меньшей мере одной световой головки 12, 13, которая выполнена в виде элемента, отдельного от корпуса 11. В предпочтительном варианте изобретения световые головки прикреплены, с возможностью отсоединения, к внешней поверхности корпуса 11, например, при помощи винтов. Данные головки предпочтительно снабжены быстроразъемным или другим стандартным электрическим соединителем, обеспечивающим подключение к корпусу.
Каждая световая головка 12 вмещает по меньшей мере один светодиод 17, который, согласно фиг.2, может быть защищен передней крышкой 121 световой головки 12. Как указано ниже, для каждого светодиода 17 в переднюю крышку 121 может быть встроено приспособление для профилирования светового луча 21-27. Питание и возбуждение всех светодиодов 17 осуществляется от электронной схемы, размещенной внутри корпуса 11. Поэтому внутри световых головок предпочтительно не размещают электронную схему, способную генерировать нежелательное (создающее помехи) электромагнитное излучение, не входящее в видимый диапазон.
Передняя крышка 121 определяет переднюю поверхность 122, 132 световых головок таким образом, что свет выходит наружу из указанной поверхности, расположенной на пути светового луча, испускаемого светодиодами. Свет испускается в виде пучка в соответствии с предварительно заданным распределением интенсивности, которое в предпочтительном варианте изобретения предусматривает излучение перпендикулярно передней поверхности 122, 132.
Светодиоды 17 установлены на печатной плате 18, которая в предпочтительном варианте изобретения расположена по существу параллельно передней поверхности 122, 132. Таким образом, с учетом направления, перпендикулярного передней поверхности 122, 132, светодиоды 17 расположены между печатной платой 18 и передней поверхностью 122, 132 так, чтобы обеспечить испускание света по направлению к передней поверхности 122, 132. В предпочтительном варианте изобретения, для улучшения видимости в дневном свете, верхняя поверхность печатной платы окрашена в цвет, аналогичный цвету светового луча, испускаемого световой головкой.
В своей задней части световые головки 12, 13 содержат заднюю поверхность 120, 130, расположенную с противоположной стороны световой головки относительно передних поверхностей 122, 132. Как видно из фиг.1, печатная плата 18 заключена между передней поверхностью 122, 132 и задней поверхностью 120, 130.
Световые головки 12, 13 прикрепляются к корпусу с возможностью отсоединения и, соответственно, снабжены в своей задней части контактной поверхностью 125, 135, сопрягаемой с соответствующей посадочной поверхностью 115 на корпусе 11. Указанная посадочная поверхность может быть предусмотрена на лицевых поверхностях 113, 114 крышки 110. Поскольку световые головки прикрепляются к корпусу своими задними сторонами, то при прикреплении задние поверхности 120, 130 световых головок 12, 13 и лицевые поверхности 113, 114 крышки 110 корпуса обращены друг к другу.
Преимущество разделения электронной схемы и системы генерации света состоит в том, что для световых головок 12, 13 не возникает проблема электромагнитного экранирования, необходимого только для корпуса 11. Кроме того, нет необходимости выполнять в корпусе 11 отверстия для прохождения света, что позволяет оптимизировать электромагнитное экранирование.
Генерация света каждым светодиодом 17 обязательно сопряжена с выделением тепла, которое необходимо отводить, чтобы сохранять температуру в зоне р-n-перехода светодиода ниже критического значения. В противном случае срок службы светодиода значительно сокращается. Поэтому, как показано на видах сверху на фиг.3 А-В, каждая световая головка 32 снабжена вторым теплоотводом 322, который предпочтительно представляет собой пассивный теплоотвод. В предпочтительном варианте изобретения все светодиоды 17 внутри одной световой головки 12, 13, 32 находятся в тепловом контакте со вторым теплоотводом. Например, светодиоды могут быть размещены на печатной плате с металлической основой, причем предусмотрен тепловой контакт данной платы с теплорассеивающей внешней поверхностью 322 световой головки 32. Для беспрепятственного прохождения световых лучей, испускаемых светодиодами 17, второй теплоотвод предпочтительно расположен на задней стороне 120, 130 световой головки 12, 13. Дополнительно или в качестве альтернативного варианта указанный второй теплоотвод может быть расположен по боковым сторонам вокруг световой головки 12, 13.
Для того чтобы второй теплоотвод выполнял свою функцию, световые головки 12, 13 предпочтительно размещены на расстоянии от корпуса 11, по меньшей мере для функциональной зоны второго теплоотвода. В результате обеспечено прохождение воздуха вдоль второго теплоотвода между корпусом (первым теплоотводом) и вторым теплоотводом таким образом, что тепло рассеивается за счет естественной конвекции, как показано штриховыми пунктирными стрелками на фиг.1.
Для наиболее эффективного рассеивания тепла зону теплопередачи во втором теплоотводе увеличивают любыми подходящими средствами. В предпочтительном варианте изобретения сзади и/или по боковым сторонам вокруг световой головки 12 предусмотрены ребра и/или стержни, что показано на фиг.3 А-В на виде сверху осветительного устройства 30. Световая головка 32 содержит второй теплоотвод 322, снабженный на своей задней стороне 320 ребрами 323. Кроме того, спереди световая головка 32 снабжена крышкой 321. Поверхность 325 контакта на задней стороне 320 световой головки 32 сопряжена с соответствующей посадочной поверхностью 315 корпуса 31.
На фиг.4 показан вид сзади световой головки 42, выполненной по одному из предпочтительных вариантов изобретения, где отчетливо виден второй теплоотвод 422. Теплоотвод 422 содержит ребра 423, направленные по существу вертикально таким образом, что выступы 424 ребер 423 и углубления 425 между указанными ребрами проходят от верхней части 40 к нижней части 41 (вертикально).
В одном из предпочтительных вариантов изобретения ребра 423 прерваны вырезами 426, что создает возможность поступления воздуха сбоку в углубления 425, например, при боковом ветре. При этом воздух может быть направлен таким образом, как показано точечной пунктирной стрелкой на фиг.4. Указанные вырезы 426 повышают эффективность охлаждения.
Подобный эффект может быть обеспечен при использовании стержней. Указанные стержни могут иметь форму, вытянутую по вертикальной оси.
Следовательно, еще одно преимущество разделения электронной схемы и системы генерации света состоит в теплоизоляции между указанными двумя компонентами, что позволяет оптимизировать тепловой режим работы раздельно и более эффективно.
В зависимости от конкретной конфигурации осветительного устройства первый и второй теплоотводы могут находиться в тепловом контакте друг с другом. Например, если расположенная в корпусе схема питания и возбуждения отличается высокой энергоэффективностью, то первый теплоотвод также может способствовать рассеиванию тепла, выделяемого светодиодами, в частности, в случае световых головок, содержащих большое количество светодиодов. Как вариант, в случае световых головок с небольшим количеством светодиодов второй теплоотвод 322 способствует рассеиванию тепла, выделяемого схемой питания и возбуждения.
В другом варианте первый и второй теплоотводы могут быть теплоизолированы друг от друга, что позволяет проектировать каждый узел отдельно и эксплуатировать его при оптимальной рабочей температуре.
Согласно аспектам изобретения еще одно преимущество предлагаемого осветительного устройства состоит в более компактной конструкции, обладающей необходимой устойчивостью к воздействию реактивной струи и имеющей большую поверхность для рассеивания тепла, причем указанная поверхность является "скрытой", то есть не способствует увеличению поверхности, подверженной воздействию реактивной струи.
Поскольку каждый светодиод может рассматриваться как точечный источник света, оптические компоненты могут быть выполнены с малыми размерами, и каждый светодиод может быть снабжен своим собственным отдельным оптическим компонентом. По сравнению с классическими источниками света это дает преимущество в том, что можно подобрать распределение интенсивности отдельно для каждого светодиода таким образом, что сумма всех распределений интенсивности обеспечивает требуемый луч света (сигнал). Например, первый светодиод содержит или связан с первым коллиматором, обеспечивающим первое распределение интенсивности. В свою очередь, второй светодиод содержит или связан со вторым коллиматором, обеспечивающим второе распределение интенсивности. Такая же схема может быть предусмотрена для остальных светодиодов, каждый из которых обеспечивает свое собственное отдельное распределение интенсивности. Сумма всех указанных распределений интенсивности света обеспечивает требуемое распределение интенсивности света.
Как правило, такие оптические компоненты представляют собой компоненты, работающие по принципу преломления, например, линзы и коллиматоры. Указанные компоненты могут быть встроены в корпус светодиода и/или, как показано на фиг.2, оптические компоненты 21-27 могут быть встроены во внешнюю крышку 121 световой головки, что позволяет уменьшить количество деталей. При этом достаточно лишь предусмотреть различные крышки 121, соответствующие различным стандартам, типам света и другим подобным условиям. Как вариант, такие оптические компоненты размещены между светодиодами 17 и передней крышкой 121.
Возвращаясь снова к фиг.1, отметим, что корпус 11 может поддерживать по меньшей мере одну световую головку 12, 13. В предпочтительном варианте изобретения эти световые головки установлены на указанном корпусе симметрично, например, две световые головки 12, 13 установлены с двух противоположных сторон корпуса 11.
Осветительное устройство 10 может использоваться как однонаправленный, двунаправленный или всенаправленный источник света.
Еще одно преимущество разделения световой головки 12 и корпуса 11 состоит в том, что могут быть предусмотрены, как показано на фиг.3, регулирующие средства 36, 37 для регулирования ориентации световой головки 32 относительно корпуса 31.
На фиг.3C-D изображена световая головка 32, прикрепленная к корпусу 31 при помощи винта 36. Винт 36 входит во втулку 37, выполненную в световой головке и обеспечивающую регулирование угла азимута α световой головки (луча света), называемого также углом положительного схождения. На фиг.3 световая головка 32 показана в двух положениях, соответствующих двум различным значениям угла положительного схождения - соответственно, на фиг.3А и 3С и, с другой стороны, на фиг.3В и 3D.
В одном из предпочтительных вариантов изобретения корпус снабжен шкалой, указывающей угол азимута во избежание ошибок при установке угла положительного схождения.
Аналогичное регулирующее средство может быть предусмотрено и для установки угла возвышения (то есть перпендикулярно к азимуту) световой головки относительно корпуса.
Таким образом, ориентация может быть отрегулирована быстро и легко без использования дополнительных дорогостоящих оптических компонентов. Регулирование может быть выполнено вне летного поля до установки или во время технического обслуживания и/или замены. В обоих случаях уменьшены затраты времени по сравнению с существующими осветительными устройствами для летного поля.
Техническое обслуживание аэродромных огней является ответственной задачей, обеспечивающей управление воздушным движением в зоне аэропорта, поскольку для доступа техников необходимо закрывать взлетно-посадочные полосы и рулежные дорожки. Таким образом, осветительные устройства 10 и 30 с корпусом 11 и 31, соответственно, и со световыми головками 12, 13 и 32, соответственно, могут быть выполнены в виде единого сменного узла. При этом заблаговременная оптическая регулировка обеспечивает возможность очень быстрой замены предлагаемого устройства.
В одном из предпочтительных вариантов изобретения в корпусе предусмотрен соединитель, обеспечивающий разъемное соединение с внешним компьютером, что позволяет обновлять программное обеспечение, предназначенное для возбуждения и управления светодиодами 17. Такой соединитель обеспечивает свободный доступ к обновлениям программного обеспечения, поскольку необходимо открывать и закрывать только корпус, что может быть реализовано с помощью вышеуказанного быстроразъемного соединительного элемента и без повторной регулировки ориентации осветительного устройства.
В одном из предпочтительных вариантов изобретения корпус содержит установочные метки для выравнивания корпуса 11 по внешнему ориентиру до прикрепления корпуса к опоре 14. Как показано на фиг.5, такие установочные метки выполнены в виде пары пазов или отверстий 513, штырей 514 или их комбинации, что позволяет выравнивать выравнивающее приспособление 52 вместе с корпусом (с предварительно нанесенной на корпус отметкой). Установочные метки 513, 514 входят в зацепление с выравнивающим приспособлением 52 таким образом, что при выравнивании выравнивающего приспособления 52 по внешнему ориентиру, в частности, при выравнивании в азимутальном направлении, положение корпуса отрегулировано на такую же величину.
В предпочтительном варианте изобретения указанные установочные метки расположены на верхней поверхности 512 крышки 51 корпуса. На фиг.5 позиция 515 обозначает посадочную поверхность для световой головки.
Еще одно преимущество предлагаемого осветительного устройства состоит в том, что благодаря проектированию корпуса и световых головок независимо друг от друга корпусу может быть придана такая форма, которая повышает его видимость для пилота, в частности, при выключенных огнях.
В предпочтительном варианте изобретения поверхность корпуса окрашена в желтый цвет в соответствии с национальными/региональными стандартами.