УСТРОЙСТВО ОСВЕЩЕНИЯ ДЛЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА, ВЫПОЛНЕННОЕ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ ВСТРАИВАНИЯ В СВОЕМ ЦЕНТРЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ
AIRCRAFT LIGHTING DEVICE CONFIGURED TO EMBED ADDITIONAL FUNCTIONS IN ITS CENTER

Настоящее изобретение касается в целом устройств освещения на электролюминесцентных диодах (DEL) для летательного аппарата.
Согласно одному применению изобретение относится к прожектору на электролюминесцентных диодах типа «взлетный прожектор» или «посадочный прожектор» или также к прожектору типа «рулежный прожектор». Фактически летательный аппарат обычно содержит несколько устройств внешнего освещения, каждое из которых предназначено для освещения внешней зоны и которые включаются в зависимости от фаз полета или руления летательного аппарата. Система освещения летательного аппарата выполнена также с возможностью обеспечения функции руления, обычно обозначаемой англосаксонским термином «taxi-light» «рулежный прожектор», функции взлета («take-off light» «взлетный прожектор») и функции посадки («landing light» «посадочный прожектор»).
Однако изобретение относится в равной степени к устройству освещения для вертолета, предназначенному быть использованным в качестве поискового и посадочного прожектора.
Взлетный и посадочный прожекторы для самолета, то есть прожекторы известные по англосаксонским терминам «take-off light» («взлетный прожектор») и «landing light» («посадочный прожектор»), также как поисковый и посадочный прожекторы для вертолета, являются исключительно мощными для того чтобы располагать достаточной дальностью, например порядка от 200 до 500 м, чтобы иметь возможность эффективно освещать полосу, что касается взлетного и посадочного прожекторов для самолета, или почву, что касается поискового и посадочного прожекторов для вертолета. Таким образом, прожекторы обычно выполнены с возможностью обеспечения нескольких сотен тысяч свечей.
Как предусмотрено для авиационных применений, размер прожекторов, также как световая интенсивность, которую они способны обеспечить, являются критериями, которые должны быть учтены во время разработки прожекторов.
Размер прожекторов обычно обозначают числом PAR, которое обозначает диаметр в 8-ой части дюйма. Таким образом, формат PAR 36 соответствует диаметру 4 ½ дюйма, что составляет 114 мм, PAR 46 соответствует диаметру 5 ½ дюйма, что соответствует 145 мм, и PAR 64 соответствует диаметру 8 дюймов, что составляет 203 мм.
Согласно предшествующему уровню техники взлетный и посадочный прожекторы, используемые на самолетах для перевозки пассажиров, а также на некоторых вертолетах, и которые снабжены галогеновым источником, обычно имеют габарит PAR 64. Последние системы освещения, в которых используются источники на электролюминесцентных диодах, имеют подобные фронтальные габаритные размеры. Их диаметр составляет примерно 200 мм.
Обычно прожекторы на электролюминесцентных диодах содержат отражатель, имеющий в разрезе сечение в целом параболической формы, внутри которого установлена сеть электролюминесцентных диодов, соединенных между собой и расположенных поблизости от фокальной оси параболы образованной отражателем.
В данном случае можно сослаться на документ WO 03/095894. В этом документе электролюминесцентные диоды ориентированы в направлении, которое подлежит освещению.
Известно также, что диоды могут быть ориентированы перпендикулярно к направлению освещения, как описано в документах EP 1 731 423, EP 2 450 279 и EP 2 131 104.
Можно также сослаться на документ EP 1 077 344, в котором описано устройство освещения, содержащее электролюминесцентные диоды, расположенные рядами.
Принимая во внимание вышеизложенное, целью изобретения является предложить устройство освещения на электролюминесцентных диодах для летательного аппарата, содержащее некоторое количество диодов, достаточное для получения мощности и, следовательно, достаточной дальности действия, позволяя встраивание устройства, выполненного с возможностью выполнения дополнительной функции.
Таким образом, объектом изобретения является устройство освещения для летательного аппарата, содержащее полый цилиндрический корпус, набор электролюминесцентных диодов, установленных в полом корпусе, и по меньшей мере один отражатель, принимающий излучаемые диодами световые лучи и выполненный с возможностью направлять их по направлению освещения устройства.
Диоды установлены на цилиндрической опоре таким образом, что диоды располагаются радиально в цилиндрическом корпусе.
Таким образом, устанавливая диоды радиально на цилиндрической опоре, можно высвободить пространство в центре полого корпуса, в котором можно быть расположено дополнительное устройство.
Такая компоновка в равной степени позволяет значительно сократить общие габариты световых источников, поскольку она позволяет уплотнить электролюминесцентные диоды (DEL), то есть увеличить количество и, как следствие, освободить объем, который может быть использован для установки радиатора, выполненного с возможностью рассеивания тепла, выделяемого диодами или их электронной платой питания. Таким образом, можно получить характеристики подобные характеристикам прожектора большего размера.
Такое пространство может быть также использовано, чтобы разместить в прожекторе устройство, выполненное с возможностью обеспечения других функций, такого как детектор препятствий или камера.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения цилиндрическая опора представляет собой цилиндрическую опору с многоугольным контуром. Другими словами, речь идет о цилиндрической опоре на многоугольном основании.
В этом случае каждая сторона цилиндрической опоры с многоугольным контуром содержит несколько диодов.
Как вариант, опора представляет собой кольцеобразную опору, при этом в центре кольцеобразной опоры установлен по меньшей мере один блок выполнения дополнительной функции .
Устройство освещения может содержать по меньшей мере один блок выполнения дополнительной функции, который может быть выбрано из камеры, радара или датчика.
Следует отметить, что блок выполнения дополнительной функции покрыт стеклом прозрачным для излучения испускаемого и/или обнаруженного упомянутым блоком.
Можно предусмотреть, чтобы стекло было снабжено средствами
противообледенительной защиты.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения опора имеет переднюю поверхность, содержащую кольцеобразный радиатор рассеивания тепловой энергии, при этом упомянутый радиатор выполнен кольцеобразный или в форме диска.
Согласно другой характеристике устройства по изобретению, диоды установлены по меньшей мере на одной печатной плате, закрепленной на опоре.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения устройство содержит электронную плату питания диодов, установленных в корпусе.
Устройство, кроме того, может содержать кольцеобразное стекло, герметичным образом закрывающее диоды и отражатель.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения корпус имеет заднюю поверхность, которая может содержать радиатор рассеивания тепловой энергии.
Устройство предпочтительно содержит набор расположенных рядом круговых отражающих элементов, имеющих типично параболическую образующую.
В одном варианте осуществления каждый диод связан с одним отражающим элементом.
Кроме того, можно предусмотреть, чтобы отражающие элементы были установлены наклонным образом по отношению к направлению освещения устройства.
Можно наконец предусмотреть, чтобы отражающие элементы были выполнены из полученной литьем под давлением пластмассы, покрытой отражающим свет слоем алюминия.
Другие цели, характеристики и преимущества изобретения станут понятными при прочтении нижеследующего описания, приведенного исключительно в качестве примера, не носящего ограничительного характера, и в котором даны ссылки на приложенные чертежи, на которых:
- фигура 1 представляет собой вид в перспективе первого варианта осуществления устройства освещения для летательного аппарата согласно настоящему изобретению;
- фигура 2 представляет собой вид в разрезе устройства освещения по фигуре 1;
- фигура 3 представляет собой вид в перспективе прожектора для летательного аппарата согласно второму примеру осуществления; и
- фигуры 4 и 5 представляют собой виды в разрезе в двух перпендикулярных плоскостях прожектора по фигуре 3.
На фигурах 1 и 2 представлено устройство освещения на электролюминесцентных диодах для летательного аппарата, обозначенное общей ссылочной позицией 1.
Такое устройство освещения предназначено составить посадочный прожектор или «landing light» или взлетный прожектор или «take-off light».
Устройство также может быть использовано в качестве поискового и посадочного прожектора для вертолета.
В рассмотренном примере осуществления устройство 1 является прожектором формата «PAR 64».
Безусловно, не является выходом за рамки изобретения, если прожектор имеет совсем другой формат. Таким образом, другие варианты, в частности, с точки зрения количества диодов, отражающих элементов, диаметров прожекторов, характеристик испускаемого луча, или компоновки, или формы корпуса и отражателя могут быть рассмотрены в равной степени.
Устройство освещения содержит в данном случае корпус 2, включающий в себя переднюю поверхность 3, повернутую в направлении испускания света, и заднюю противоположную поверхность 4.
Корпус 2 имеет форму полого цилиндра, закрытого дном 5 со стороны задней поверхности 4 и имеющего в данном случае диаметр, составляющий 203 мм.
Цилиндрический корпус внутри содержит опору 6, на которой установлен набор диодов 7.
В различных вариантах осуществления настоящего изобретения опора может представлять собой разные формы. В варианте осуществления по фигурам 1 и 2, цилиндрическая опора имеет многоугольное основание и представляет собой кольцеобразную в целом форму.
Кольцеобразная опора содержит внутреннюю цилиндрическую стенку 8, внешнюю многоугольную поверхность 9, на которой установлены диоды 7, продолжаясь вперед посредством краевого цилиндрического бортика 10.
Многоугольный контур опоры, в данном случае восьмиугольный, составляет зону монтажа электролюминесцентных диодов (LED). Каждая сторона многоугольной опоры содержит в данном случае пять диодов, установленных на печатной плате, предпочтительно печатной плате с изолированной металлической подложкой (или SMI (ИМП)), в частности выполненной с возможностью приема мощных диодов.
В представленном примере осуществления каждая сторона многоугольной опоры принимает пять диодов, так что устройство содержит 40 диодов, равномерным образом распределенных вокруг многоугольной опоры.
Кроме того, между внешней периферической стенкой опоры и корпусом 3 устройство содержит 8 отражатели 11, состоящие из нескольких наборов расположенных рядом отражающих элементов, при этом каждый элемент расположен на одной из сторон многоугольника опоры.
Отражающие элементы состоят из участков зеркала вращения, обычно параболических, и каждый из участков расположен напротив электролюминесцентного диода.
Наконец, кольцеобразное стекло 13, прозрачное для света, закреплено на корпусе 3 и в канавке, выполненной в краевом цилиндрическом бортике 10 опоры, на пути световых лучей, испускаемых диодами и отраженных отражающими элементами.
Наконец, электролюминесцентные диоды снабжаются питанием с помощью электронной платы 14 питания, в данном случае кольцеобразной, закрепленной на опоре и которая размещена между внешней поверхностью внутренней цилиндрической стенки и внутренней поверхностью многоугольной стенки опоры.
Как это понятно, монтаж диодов в цилиндрическом корпусе радиальным образом на опоре с многоугольным контуром и использование кольцеобразного стекла позволяют высвободить полость L в центре устройства освещения.
Кроме того, многоугольная опора может содержать закрытую переднюю поверхность 15, выполненную таким образом, чтобы образовать радиатор, выполненный с возможностью отвода тепловой энергии, высвобождаемой диодами и электронной платой питания во время работы устройства.
Расположение радиатора на передней поверхности является действительно предпочтительным в зависимости от того, где эта поверхность часто открыта внешним элементам и по этой причине хорошо охлаждена.
В полости L устройство содержит одно или несколько единиц дополнительного оборудования 17, выполненного с возможностью осуществления дополнительных функций.
Речь может идти о датчике, о радаре или о камере. В этом случае может быть предусмотрена электронная плата питания, в частности запрограммированная, чтобы обеспечить также функции управления таким дополнительным оборудованием.
Как видно, это оборудование закрыто стеклом G прозрачным для света или обычным образом для излучения, в частности электромагнитного излучения, испускаемого и/или обнаруженного оборудованием или с помощью устройств, установленных в полости L. Это стекло предпочтительно может быть снабжено средствами противообледенительной защиты классического типа.
Следует отметить, что наличие оборудования 17 является необязательным. При его отсутствии электронная плата может быть цилиндрической, при этом передняя поверхность 15, образующая радиатор, может иметь форму диска.
Следует отметить, что опора, на которой установлены печатные платы SMI, закреплена на корпусе. Кроме того, радиатор, предусмотренный на передней поверхности многоугольной опоры, выполнен в одной и той же детали, что и последняя. Таким образом, получают эффективный тепловой контакт между диодами, дополнительным оборудованием 17 и радиатором.
Отражающие элементы не принимают участие в отводе тепла, выделяемого диодами, так что они могут быть выполнены из металлизированной полученной литьем под давлением пластмассы. Речь идет, например, о полученной литьем под давлением пластмассы, покрытой отражающим свет слоем алюминия.
Однако, как показано на фигурах 1 и 2, можно в равной степени предусмотреть на задней поверхности второй радиатор 18, выполненный в корпусе 3.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения все световые модули, предусмотренные на каждой поверхности многоугольной опоры, являются идентичными.
Для каждого модуля, предусмотренного на одной из поверхностей многоугольной опоры, как указано ранее, будет предусмотрено, например, 5 диодов. Речь может идти, например, о диодах, выполненных с возможностью обеспечить интенсивность света 270 люмен при подаче тока питания в 1000мА.
Что касается отражателя, то для устройства освещения, содержащего многоугольную опору со стороной 130 мм, отражатель представляет собой также в целом многоугольную форму, включающую в себя, в данном случае, восемь идентичных модулей, при этом каждый соответствует модулю освещения на электролюминесцентных диодах. Каждый отражающий модуль состоит из пяти отражающих элементов, в данном случае параболических, которые имеют фокусное расстояние 4 мм, высоту 21 мм и глубину 26,5 мм. Безусловно, что диоды буду размещены таким образом, что каждый из них будет в фокусе отражателя.
Было установлено, что подобное устройство освещения выполнено с возможностью создания пика интенсивности порядка 730000 свечей и кругового поля +/- 4,65° при 73000 свечей, что составляет 10% от пика интенсивности. Световой поток в полезном поле составляет 5740 люмен на излучаемых 10800 люмен, при этом оптический выход составляет 53%, учитывая отражатель, который имеет коэффициент отражения 85%.
2
Электролюминесцентные диоды имеют мощность, равную 3 ватт, и зону излучения в 1 мм.
Наконец, следует отметить, что посадочные или взлетные прожекторы создают обычно луч овальной формы, который имеет типичную угловую ширину, составляющую
12°×8°(+/-6° × +/-4°) при 10% максимальной интенсивности.
Как показано на фигуре 1, можно предусмотреть, чтобы два диаметрально противоположных отражающих элемента Е1 и Е2 и проходящих вдоль горизонтальной линии, были установлены наклонным образом по отношению к направлению освещения устройства и отклонены на несколько градусов, например 3° наружу для того, чтобы ось этих отражающих элементов отклонилась. Благодаря этой характеристике устройство создает эллиптическое круговое поле 11,2° × 9°(более или менее 5,6° × более или менее 4,5°) при 62000 свечей, что составляет 10% от пика интенсивности, в данном случае равном 620000 свечей. Поток света в полезном поле равен 5640 люмен на излученных 10800 люмен, что составляет оптический выход 52%, принимая во внимание, что отражатель имеет коэффициент отражения 85%.
Теперь будет описан со ссылками на фигуры 3-5 второй вариант осуществления устройства освещения 20 согласно настоящему изобретению.
Прожектор 20, проиллюстрированный на этих фигурах, состоит из цилиндрического корпуса 21, имеющего ось Х-Х’ и внешний диаметр 145 мм, так что прожектор в данном случае имеет размер PAR 46. Прожектор имеет переднюю поверхность 22, через которую прожектором подается световой луч, и противоположную заднюю поверхность 23.
Корпус 21 содержит кольцеобразную опору 24, выполненную в форме полого цилиндра, вокруг которого намотана печатная плата 25, содержащая набор электролюминесцентных диодов 26, расположенных радиально, то есть ориентированных перпендикулярно к оси Х-Х’ корпуса 21.
Например, печатная плата 25 может содержать 40 электролюминесцентных диодов 26, равномерным образом распределенных вокруг опоры 24.
В различных вариантах осуществления настоящего изобретения печатная плата может быть гибкой. Как вариант, она может быть негибкой, при этом будучи выполненной с возможностью адаптации к диаметру кольцеобразной опоры 24.
Как показано на фигуре 4, на уровне передней поверхности 22 корпус содержит полость 27, ограниченную внутри опорой 24, снаружи - периферической стенкой 28 и дном 29.
Как можно видеть, дно 29 поблизости от опоры 24 содержит желобок 30, в котором размещен набор расположенных рядом параболических отражающих элементов, таких как 31, расположенных в виде венца и каждый из которых размещен напротив диода 26, так что каждый диод 26 будет находиться в фокусе отражающего элемента.
Расположенные рядом отражающие элементы 31 совместно составляют отражатель, который принимает испускаемое электролюминесцентными диодами излучение, чтобы направить его по направлению освещения, то есть параллельно оси Х-Х’.
Как видно на фигурах 3 и 4, прозрачное для света кольцеобразное стекло 32 размещено на пути луча, отраженного отражателем.
Оказывается, что установка электролюминесцентных диодов на кольцеобразной опоре, установка отражающих элементов 31 в виде венца и использование кольцеобразного стекла 32 позволяют высвободить в центре корпуса свободное пространство, в котором размещается кольцеобразная опора, которая содержит в целом цилиндрическую стенку 34 и краевую поперечную стенку 35, которая образует радиатор, облегчая рассеивание тепла, вырабатываемого электролюминесцентными диодами (DEL).
Кольцеобразная опора 24 закреплена на корпусе с помощью винтов, таких как 36. Опора представляет собой колокол, под которым размещена электронная плата 37 питания диодов 26, которая сама по себе соединена с пучком проводников 38, так что эта плата питания 37 находится также в состоянии теплового обмена с радиатором 35.
Корпус 21 также снабжен на своей задней поверхности 23 вторым радиатором 39, который также способствует рассеиванию тепла, вырабатываемого электролюминесцентными диодами (DEL).
Однако, наличие радиатора 35 на передней поверхности 22 прожектора является предпочтительным, в соответствии с тем, где эта поверхность обычно обращена к внешним элементам и поэтому эффективно охлаждается.
Кроме того, расположение отражающих элементов и диодов в виде венца позволяет уплотнить диоды и таким образом создать прожектор с очень сильной интенсивностью и с уменьшенным габаритным размером. В частности, было установлено, что такой прожектор, имеющий формат PAR 46, позволяет получить интенсивность порядка от 450000 до 600000 свечей.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения описанный со ссылками на фигуры 3-5 прожектор содержит отражатель, составленный из 40 секторов параболических зеркал вращения с фокусным расстоянием, равным 4 мм. Оси 40 зеркал находятся на расстоянии 47 мм от основной оси прожектора. Каждый сектор зеркала покрывает угол, равный 9°. Прожектор содержит 40 электролюминесцентных диодов, каждый из которых расположен в фокусе одного из 40 секторов зеркала. Отражатель, составленный из 40 секторов зеркал, имеет диаметр равный 136 мм, а именно радиус в 21 мм для каждой из парабол вращения. Такой прожектор позволяет получить пик интенсивности, равный 600000 свечам, круговое поле от +/-5° при 60000 свечах. Поток света в полезном поле равен 5200 люмен на излученных 10800 люмен, а именно, оптический выход составляет 48%, принимая во внимание, что отражатель имеет коэффициент отражения 90%.
Кроме того, уменьшение фронтального диаметра прожектора, полученное благодаря особому расположению диодов и отражающих элементов, позволяет, в случае использования прожектора в системе освещения для самолета, разместить эти прожектора на передней кромке крыльев, имея прозрачное окно ограниченного размера.
Уменьшение размера прожектора облегчает также установку прожектора формата PAR 46 на борту вертолета, чтобы создать поисковый прожектор, имея характеристики, подобные характеристикам прожектора формата PAR 64.
Кроме того, когда корпус 21 имеет такой достаточный размер, что рассеивание, осуществляемое сзади вторым радиатором 39 является достаточным, первый радиатор 35, предусмотренный на передней поверхности кольцеобразной опоры 24 может отсутствовать. Как и в варианте осуществления, представленном на фигурах 1 и 2, высвобожденное пространство в центре корпуса может быть затем использовано, чтобы установить там одно или несколько других блоков выполнения дополнительной функции.
Речь может идти, например, об установке блоков, обеспечивающих другие функции освещения.
Также речь может идти об установке в центре кольцеобразной опоры датчиков различного типа, даже камеры или радара, так чтобы дать возможность пилоту обнаружить препятствия, например, во время взлета.
2
Следует отметить, что для отражающих элементов 31 предпочтительно будут предусмотрены параболические зеркала, фокусное расстояние которых дает возможность использования электролюминесцентных диодов (DEL), имеющих зону излучения от 0,5 до 4 мм, что позволяет улучшить световой поток, поскольку подобные диоды имеют обычно повышенный оптический выход. Можно, например, использовать диоды, имеющие мощность от 1 до 10 W. Кроме того, следует отметить, что отражающие элементы 31 не обязательно являются металлическими, поскольку, благодаря, в частности, наличию кольцеобразной опоры 24, на которой установлен радиатор 35, эти отражающие элементы 31 не участвуют в тепловом рассеивании, т.к. они не находятся в контакте с наружным воздухом. Можно использовать в этом отношении, например, отражающие элементы 31, состоящие из зеркал, выполненных из полученной литьем под давлением пластмассы, покрытой отражающим слоем алюминия, что позволяет получить выигрыш с точки зрения веса.