УСТРОЙСТВО ПОДСВЕТКИ ШКАЛЫ ПРИБОРА АВИАТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к светотехнике, и может быть использована в панелях-светопроводах подсветки приборного оборудования авиатранспортных средств в условиях использования экипажем приборов ночного видения.
Для освещения шкал приборного оборудования применяются лампы накаливания, люминесцентные лампы, электролюминесцентные источники света и др., спектр излучения которых должен быть в зеленом спектральном диапазоне, при этом должно отсутствовать излучение в диапазоне длин волн от 640 до 900 нм [1].
К основным недостаткам указанных устройств следует отнести высокое энергопотребление, малый срок службы изделий, а также наличие светофильтра, обеспечивающего заданный спектральный диапазон. К характеристикам таких фильтров предъявляются повышенные требования, например, в ближнем инфракрасном диапазоне их интегральный коэффициент пропускания не должен превышать 0,5%.
Указанных недостатков лишены устройства подсветки, в которых источник оптического излучения в зеленом спектральном диапазоне выполнен на основе, по крайней мере, одного светодиода.
Известно устройство подсветки шкал приборов авиатранспортного средства в условиях использования экипажем приборов ночного видения [2], выбранное в качестве прототипа, которое содержит оптически связанные источник света, излучающий в зеленом спектральном диапазоне, и светоформирующую оптическую систему расположенную вблизи шкалы прибора.
Такие приборы работают в инфракрасном диапазоне и поэтому интенсивность побочного излучения в их рабочем спектральном диапазоне должна быть минимальной. Источниками паразитного излучения в данном спектральном диапазоне могут быть различные приборы и детали конструкций: светильники, устройства подсветки и индикации, корпуса работающих приборов, нагретые корпусные элементы кабины и т.п.
В ночное время или в условиях плохой видимости подсветка шкалы прибора должна осуществляться в видимом спектральном диапазоне. При этом следует учитывать, что чувствительность глаза к свету различной длины волны характеризуется кривой видности, которая имеет максимум при λ=555 нм. Она описывает относительную величину мощности монохроматического излучения, дающую одинаковые зрительные ощущения.
Числовые значения видности в синей и красной областях спектра могут быть менее 0,01. Это означает, что для того, чтобы вызвать одинаковые по силе зрительные ощущения требуется мощность примерно в 100 раз больше, чем для излучения максимума кривой видности. Поэтому подсветка приборов в ночных условиях осуществляется зеленым светом.
Используемые в настоящее время источники оптического излучения имеют широкий спектральный диапазон. Для того, чтобы выделить заданный участок спектра необходимо применение светофильтров. Они должны обеспечить максимальное пропускание излучения заданного спектрального диапазона, которое позволяет экипажу адекватно воспринимать показания приборов при минимальной световой энергии, и, с другой стороны, максимально подавить излучение в инфракрасном спектральном диапазоне, попадающее в рабочий участок спектра приборов ночного видения. Обычно для этих целей используются интерференционные светофильтры. Для удовлетворения заданных требований по пропусканию они должны иметь сложную структуру отражающего покрытия, кроме этого, не все излучение в зеленом спектральном диапазоне проходит сквозь фильтр, так как интерференционный фильтр эффективно работает только в параллельных пучках и его коэффициент пропускания не равен единице. Все это уменьшает к.п.д. системы, то есть дополнительно увеличивает ее нагрев и излучение в инфракрасном диапазоне.
Равномерность засветки шкалы прибора при ее освещении отдельным источником оптического излучения расположенным вблизи шкалы незначительна. Это влияет на правильное восприятие показаний приборов. Улучшить равномерность можно путем увеличения количества излучающих элементов, но это приводит к усложнению конструкции, уменьшению к.п.д. системы и, как следствие, увеличению интенсивности паразитного инфракрасного излучения.
Таким образом, основной недостаток устройства, выбранного в качестве прототипа, состоит в том, что он не обеспечивает необходимый уровень восприятия показаний прибора, кроме этого, имеет низкий к.п.д., малый ресурс и создает помехи для приборов ночного видения.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в обеспечении эффективности функционирования устройства за счет использования в качестве излучающего элемента источника с повышенной световой отдачей и применения специальной светоформирующей оптической системы.
Заявляемое устройство подсветки шкалы прибора авиатранспортного средства, как и устройство выбранное в качестве прототипа, содержит оптически связанные источник света и светоформирующую оптическую систему. В отличие от прототипа, в заявляемом устройстве подсветки шкалы прибора авиатранспортного средства источник света выполнен в виде, по крайней мере, одного светодиода излучающего в зеленом спектральном
диапазоне, а светоформирующая оптическая система выполнена в виде светопровода, установленного в зоне размещения шкалы прибора авиатранспортного средства, снабженного световыводящей поверхностью поперечной по отношению к ее плоскости и охватывающего своим светопроводящим контуром полностью или частично зону размещения шкалы прибора.
Устройство может быть выполнено в виде снабженной сквозным отверстием пластины, представляющей собой светопровод, а световыводящая поверхность светопровода образована боковой поверхностью пластины в зоне сквозного отверстия.
Кроме того, устройство может быть выполнено так, что форма сквозного отверстия в теле светопровода конгруентна абрису шкалы прибора авиатранспортного средства.
Помимо приведенных вариантов, устройство может быть выполнено также так, что светодиод размещен в теле светопровода, а ввод излучения светодиода в светопровод осуществлен в направлении от шкалы прибора авиатранспортного средства.
Светопровод предлагаемого устройства может быть выполнен в виде как незамкнутой цилиндрической поверхности, так и замкнутой, причем световыводящая поверхность светопровода может иметь форму конуса, меньший диаметр, которого размещен со стороны шкалы прибора авиатранспортного средства.
На фиг.1 представлено схематическое изображение варианта конкретного исполнения устройства подсветки шкалы прибора авиатранспортного средства.
В данном конкретном случае устройство состоит из светодиодов 2, расположенных в плоском светопроводе 5, который имеет отражающие покрытиями 4 и световыводящую поверхностью 3. Светодиоды 2 подключены к источнику питания 6, а плоский светопровод 5 с отражающими покрытиями 4 охватывает шкалу прибора 1.
Заявляемое устройство подсветки шкал приборов авиатранспортного средства в условиях использования экипажем приборов ночного видения работает следующим образом. С помощью источника питания 6 устанавливается заданный ток, питающий светодиоды 2. Излучение светодиодов 2 направляется в плоский светопровод 5, которое за счет отражения от покрытий 4, нанесенных на поверхности плоского светопровода 5, (либо полного внутреннего отражения) распространяется по всему объему и проходит сквозь световыводящую поверхность 3, освещая шкалу прибора 1.
Как известно, спектральный к.п.д. традиционного источника оптического излучения низок. Применение светодиодов, излучающих в заданном спектральном диапазоне, позволяет повысить его существенно, а
использование светодиодов специальной конструкции - дополнительно уменьшить потери при оптическом согласовании выхода светодиода со входом светопровода (в приведенном варианте конструктивного исполнения используются CMD диоды с торцевой подсветкой). В итоге, упрощается конструкция устройства и уменьшается его энергопотребление, а это, в свою очередь, приводит к уменьшению нагрева и паразитного излучения в ближнем инфракрасном диапазоне, от которого зависит надежность и качество работы приборов ночного видения.
За счет того, что излучение от светодиодов 1 непосредственно не попадает на световыводящую поверхность 4 светопровода 2 и достигает ее после многократных отражений, происходит равномерная засветка световыводящей поверхности и, соответственно, равномерное освещение шкалы прибора 6. Плоский светопровод 2 может полностью или частично охватывать шкалу прибора 6, где отображаются данные, подлежащие считыванию.
Повышенные требования к равномерности освещения шкал приборов предъявляются в авиации, особенно, при полетах в ночное время или в условиях плохой видимости, в связи с тем, что это связано с надежным и адекватным восприятием показаний прибора и напрямую - с безопасностью полетов.
Промышленная применимость заявляемого решения подтверждается тем, что предлагаемая конструкция устройства подсветки разработана с использованием стандартных элементов, широко используемых в настоящее время материалов. Устройство разработано для серийного изготовления в условиях промышленного производства с использованием стандартного оборудования и технологии.
Кроме указанного выше результата, практическое осуществление заявленной полезной модели позволяет расширить возможности ее использования применительно к тем областям, где необходимо улучшить или повысить безопасные условия эксплуатации или работы.
Литература
1. Освещение и световая сигнализация внутрикабинные ОСТ 1 02770-97
2. Устройство подсветки шкал приборов СВ 4 производства УКБП.