СВЕТЯЩИЙСЯ ЗНАК ДЛЯ ИНДИКАЦИИ КОМАНДЫ И/ИЛИ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ВЫРУЛИВАЮЩИХ В АЭРОПОРТУ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
LIGHT MARK FOR COMMAND INDICATION AND/OR INSTRUCTION FOR AIRCRAFT TAXIING IN AIRPORT

Изобретение относится к светящемуся знаку для индикации команды и/или указания для выруливающих в аэропорту воздушных судов по ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Такие светящиеся знаки установлены в аэропортах на рулежных дорожках и местах стоянки воздушных судов. В отношении своих размеров, фотометрических величин, степени защиты и аналогичных параметров, они должны соответствовать международным стандартам, например, указанным в приложении 14, том 1, раздел 5.4, и в приложении 4 ИКАО (ICAO, International Civil Aviation Organisation - Международная организация гражданской авиации). Существует принципиальное различие между предписывающими знаками и указательными знаками. Предписывающие знаки предназначены для идентификации места, для пересечения которого требуется разрешение контрольно-диспетчерского пункта. Соответствующие предписывающие знаки отображены белым цветом на красном фоне. Примерами предписывающих знаков являются знаки на стоп-линиях рулежных дорожек и взлетно-посадочных полос (ВПП), знаки для индикации категории взлетно-посадочной полосы I, II и III, знаки для обозначения ВПП и знаки «Выруливание запрещено» ("NO ENTRY"). Все прочие знаки представляют собой указательные знаки для отображения информации. На щитах-указателях отображены наименование цели и стрелки, показывающие направление, причем эти указательные знаки представлены в черном цвете на желтом фоне. Знаки для индикации местоположения показывают используемую в данный момент рулежную дорожку, причем эти указательные знаки представлены в желтом цвете на черном фоне. Особыми указательными знаками являются маркировки на ВПП оставшегося пути, они представлены в белом цвете на черном фоне.
Для знаков с внутренней подсветкой используют различные источники света. Из выпущенной компанией «Сименс» брошюры «PVO: Указательные знаки с внутренней подсветкой с флуоресцентными лампами, А.04.251е» ("PVO: Internally Illuminated Guidance Signs with fluorescent lamps, A.04.251e", ADB-A Siemens Company, № E10001-T95-A51-V2-7600), известно использование люминесцентной лампы в качестве источника света. Эта лампа отличается высокой световой отдачей до 100 лм/Вт, то есть она представляет собой один из самых эффективных источников света для знаков с внутренней подсветкой. Однако срок службы таких ламп обычно составляет менее 10 тыс. часов. Кроме того, в сети с последовательным включением гасящий резистор источника света может вызвать высокочастотные искажения. Эти искажения, например, могут отрицательно повлиять на наложенные на токовый сигнал коммуникационные сигналы. Еще один недостаток люминесцентных ламп заключается в разном времени переключения, что приводит к увеличению времени, которое проходит от момента включения до эксплуатации знака в полном объеме. Эксплуатацию в полном объеме обычно возможно обеспечить только приблизительно через одну минуту прогрева. Другой недостаток состоит в высокой реактивной нагрузке на первичную цепь со стороны пускорегулирующего аппарата, которой ограничено общее число светящихся знаков в одной цепи. Наконец, еще один недостаток заключается в пониженной работоспособности при низких температурах, проявляющейся как в отношении времени переключения, так и в отношении световой отдачи.
Напротив, из выпущенной компанией «Сименс» брошюры «PVH: Указательные знаки с внутренней подсветкой с галогенными лампами, A.04.251e» ("PVH: Internally Illuminated Guidance Signs with halogen lamps, A.04.255e", ADB-A Siemens Company, № EI 0001-T95-A96-V1-7600), известно использование галогенных ламп в качестве источника света. В частности, известно использование в окружающих условиях с низкими температурными режимами вольфрамовых галогенных ламп. Однако галогенные лампы имеют значительно более короткий срок службы, обычно 1,5 тыс. часов, и меньшую световую отдачу приблизительно 25 лм/Вт или ниже. Хотя эти источники света отличаются небольшим временем переключения, на развитие ими полной функции в отношении силы света и координат цветности необходим большой интервал времени, например 1,5 минуты и более. Это исключает использование таких источников света в тех случаях, когда требуется меньшее время срабатывания, например, в переключающихся знаках.
Для соответствия актуальным международным нормам и стандартам в некоторых случаях на летном поле требуется регулировка яркости источника света. Регулировка яркости света люминесцентных ламп едва ли возможна, во всяком случае, не при низких температурах. Напротив, регулировка яркости света галогенных ламп легко выполнима даже при низких температурах. Зато галогенные лампы имеют тот недостаток, что при низких токах наблюдается существенный сдвиг координат цветности к желтому, что ведет к ухудшению цветового контраста. Например, в предписывающих знаках, представляющих собой белые знаки на красном фоне, происходит отображение букв более желтым цветом, в то время как красное переходит в оранжевое.
Напротив, в выпущенной компанией «Сименс» в октябре 2007 года брошюре «PVO-LED: Указательные знаки для выруливания с внутренней подсветкой. Указатели местоположения» "PVO-LED: Innenbeleuchtete Rollwegweiser, Hinweis Standortzeichen", 10/07 von Siemens Bacon Wien, описано использование в качестве источника света светоизлучающих диодов или светодиодов. Светодиоды расположены в корпусе светящегося знака и выполняют подсвечивание панели индикации посредством прямого освещения. При отказе отдельных светодиодов источника света проявляется присущий такому светящемуся знаку недостаток, заключающийся в том, что этот отказ приводит к заметному нарушению равномерности освещения. В самом неблагоприятном случае требуемую в соответствии с международными стандартами равномерность освещения невозможно обеспечить. Количество светодиодов в известном светящемся знаке определено размером панели индикации, промежутком между светодиодами и панелью индикации и диаграммой направленности излучения светодиодов. Таким образом, количество используемых светодиодов нельзя уменьшать произвольно, например, за счет использования светодиодов с большей силой света или с лучшей световой отдачей.
Так как светодиоды следует рассматривать как точечные источники света, предметы, находящиеся на пути светового луча между источником света и панелью индикации, образуют на этой панели четкие тени. Такие четкие тени могут привести к неправильным толкованиям отображенной на панели индикации команды или указания. Еще один недостаток использования светодиодов для прямого освещения имеет место при их установке в модернизируемом светящемся знаке, первоначально предназначенном для использования в качестве источника света люминесцентной лампы. Например, через желтую или красную панель индикации может быть заметно пропускание голубой части излученного светодиодом светового спектра. В результате через панель индикации светодиодный источник света виден в другом цвете, например в случае красной панели индикации - в фиолетовом цвете. Впрочем, в случае панелей индикации, рассчитанных на применение в качестве источников света люминесцентных или галогенных ламп, коэффициент пропускания для спектра излучения светодиода слишком мал.
Итак, в основе изобретения поставлена задача предложить такой светящийся знак вышеназванного типа, который при сохранении предпочтительного применения в качестве источника света светоизлучающих диодов обеспечивает преодоление упомянутых недостатков.
В соответствии с изобретением эта задача решена благодаря светящемуся знаку предложенного типа, имеющему признаки, указанные в отличительной части пункта 1 формулы изобретения. Этот светящийся знак имеет светорассеивающую панель, предназначенную для рассеяния и/или обратного рассеяния падающего света, причем по меньшей мере один светоизлучающий диод направлен на светорассеивающую панель так, что панель индикации освещена светом, рассеянным светорассеивающей панелью. Итак, важный признак предложенного светящегося знака состоит в непрямой задней подсветке панели индикации одним или несколькими светодиодами, причем благодаря ориентации светодиодов вначале происходит падение излученного света главным образом на светорассеивающую панель и рассеивание ею и/или рассеивание в обратном направлении, для освещения индикаторной панели изнутри корпуса. Из-за промежутка между светорассеивающей панелью и панелью индикации последняя освещена виртуальным источником света существенно большего размера. Благодаря непрямому рассеянному освещению обеспечено уменьшение или даже предотвращение четких теней, отброшенных на панель индикации предметами, расположенными на пути светового луча между светорассеивающей панелью и панелью индикации. Видны только полутени и собственные тени, вызывающие на панели индикации лишь мягкие изменения яркости. Таким образом, при модернизации существующих светящихся знаков с установкой предложенных непрямых источников света обеспечена возможность оставлять существующие в корпусе предметы, что значительно сокращает связанное с модернизацией время простоя. Непрямое рассеянное освещение в значительной мере способствует равномерной цветности на панели индикации. Кроме того, благодаря непрямому рассеянию также обеспечена более высокая стабильность координат цветности по всей панели индикации, что предотвращает ошибки при восприятии цвета. Особое преимущество непрямого рассеянного освещения состоит в сохранении работоспособности светящегося знака при отказе отдельных и даже нескольких светоизлучающих диодов, так как контраст по сравнению с фоновым светом меньший, чем при прямом освещении. Таким образом, обеспечено выполнение требований стандартов даже при отказе отдельных светодиодов. Кроме того, при непрямом рассеянном освещении точки высокой плотности излучения, возникшие из-за локальной высокой плотности мощности на полупроводниковом кристалле светодиода, на панели индикации или через панель индикации не видны. Наконец, непрямое рассеянное освещение предоставляет возможность отказаться от дополнительных оптических элементов, например световодов или расщепителей луча.
В предпочтительном варианте осуществления предложенного светящегося знака светорассеивающая панель выполнена в виде задней стенки, а панель индикации - в виде передней стенки корпуса, причем светорассеивающая панель оснащена рассеивающим слоем для обратного рассеяния падающего света. В этом случае светорассеивающая панель непрозрачна, но изнутри она имеет рассеивающий слой, рассеивающий падающий свет в обратном направлении. За счет нанесения рассеивающего покрытия на заднюю стенку виртуально увеличена поверхность светодиодов. Кроме того, обратное рассеяние важно для равномерности подсветки панели индикации, мягких контуров тени, стабильных координат цветности и равномерной цветности. Корпус предпочтительно имеет две боковые стенки, верхнюю стенку и нижнюю стенку, которые либо также снабжены рассеивающим слоем, либо предпочтительно выполнены так, что изнутри они обладают высокой отражательной способностью. Последний вариант не исключает использование полированного металла или покрытия с высокой отражательной способностью и незначительными рассеивающими свойствами. В результате обеспечена возможность увеличения яркости, в частности на краю панели индикации.
В предпочтительном варианте осуществления предложенного светящегося знака светорассеивающая панель в корпусе установлена между передней стенкой и задней стенкой корпуса, а задняя стенка и передняя стенка выполнены в виде панелей индикации. По меньшей мере один светоизлучающий диод расположен между задней стенкой и светорассеивающей панелью. При этом возможны следующие варианты.
- Светорассеивающая панель непрозрачна, но выполнена так, что она обеспечивает отражение света в обратном направлении с обеих сторон. Передняя стенка и задняя стенка выполнены в виде панели индикации, причем с обеих сторон светорассеивающей панели установлены источники света, с возможностью управления независимо друг от друга. Таким образом, обеспечено использование светящегося знака для попеременной индикации на передней и задней сторонах.
- Светорассеивающая панель прозрачна или полупрозрачна, причем передняя и задняя стенки выполнены в виде панелей индикации. Предусмотрено расположение источника света либо только с одной стороны, либо с обеих сторон светорассеивающей панели, так что панели индикации освещены отраженным и/или проходящим рассеянным светом.
Предпочтительно светорассеивающая панель предложенного светящегося знака содержит пигменты, распределением которых определены координаты цветности панели индикации.
В предпочтительном варианте осуществления предложенного светящегося знака панель индикации имеет диск и установленную на нем пленку, цветовое оформление которой выполнено в соответствии с отображенными предписывающими и/или указательными знаками. Диск состоит из специального плексигласа толщиной 5 мм, например из прозрачного поликарбоната, в то время как пленка, наклеенная внутри или снаружи, представляет собой красочный слой со свойствами ламбертовского излучателя. Как вариант, цветовое оформление панели индикации обеспечено благодаря нанесенному на диск красочному слою или окраске диска.
В предпочтительном варианте осуществления предложенного светящегося знака по меньшей мере один светоизлучающий диод выполнен в виде мощного светодиода. Мощный светодиод запитан номинальным током не менее 100 мА, а его сила света составляет по меньшей мере 20 лм. Имеется возможность увеличения световой отдачи до 100 лм/Вт, что позволяет ограничиться небольшим количеством светодиодов для обеспечения требуемых стандартами ступеней яркости. В сравнении с обычными источниками света, например люминесцентными лампами и лампами накаливания, светоизлучающие диоды имеют значительно больший срок службы: более 30 тыс. часов, более 50 тыс. часов или даже более 100 тыс. часов. Светоизлучающие диоды работоспособны даже при низких температурах ниже 0°С, предпочтительное даже ниже -40°С, так как они имеют очень небольшое время переключения, а световой выход и установка координат цветности происходят мгновенно. Кроме того, обеспечена возможность регулировки яркости светоизлучающих диодов, без сдвига координат цветности. Мощные светодиоды имеют низкое тепловое сопротивление, например 10 К/Вт, что очень упрощает отвод тепла, например, есть возможность использования решений с небольшими основаниями радиаторов. Благодаря радиаторам с уменьшенным основанием снижено самозатенение на панели индикации, в результате чего улучшена световая отдача светодиодов. Кроме того, низкое тепловое сопротивление светодиодов способствует увеличению срока их службы, который непосредственно зависит от температуры основания и тока в прямом направлении. В сравнении с обычными источниками света, например люминесцентной лампой, потребление по току предписывающего знака, работающего на мощных светодиодах, снижено на одну треть. Вследствие незначительных тепловых потерь светящийся знак имеет умеренный нагрев, что увеличивает срок службы не только светодиодов, но и цветной пленки на панели индикации. Кроме того, за счет низких эксплуатационных напряжений светодиодов существенно снижен риск несчастного случая. Возможно вместо мощных светодиодов использовать сверхъяркие светодиоды, сила света которых составляет, например, 10 лм при потребляемой мощности 200 мВт. В частности, при расположении сверхъярких светодиодов вплотную друг к другу их яркость сравнима с яркостью мощных светодиодов.
В предпочтительном варианте осуществления предложенного светящегося знака по меньшей мере один светоизлучающий диод для излучения белого света выполнен в виде ламбертовского излучателя. Между тем световая отдача белых светодиодов сравнима со световой отдачей люминесцентных ламп. Как известно, генерация белого света основана, например, на преобразовании голубого света в белый свет на базе фосфора. Белые светодиоды представлены на рынке, причем как с разными линзами, так и без внешних линз. Возможно использование как неорганических, так и органических светодиодов, а также светодиодов, основанных на использовании потенциальной ямы. Для непрямого освещения предпочтительна ламбертовская диаграмма излучения. В этом случае максимальный световой выход происходит перпендикулярно печатной плате, причем в направлениях излучения, которые отличаются от этого основного направления, световой выход ослаблен пропорционально косинусу угла отклонения. Варианты использования включают поверхностные излучатели, излучающие в боковом направлении, или излучатели, имеющие характеристику, по форме напоминающую крылья летучей мыши.
В предпочтительном варианте осуществления предложенного светящегося знака по меньшей мере один светоизлучающий диод покрыт прозрачным защитным слоем. Использован высокопрозрачный защитный слой, уменьшающий оптические потери. Этот слой изготовлен, например, из поликарбоната или полиметилметакрилата и предназначен для предохранения светодиодов от пыли и грязи, которые могут значительно снизить силу света светодиодов.
В предпочтительном варианте осуществления предложенного светящегося знака источник света содержит светоизлучающие диоды, расположенные в виде матрицы. В случае матрицы речь идет, например, о плоской структуре, ориентированной параллельно задней стенке или панели индикации. Как вариант, матрица установлена сбоку на боковой, верхней или нижней стенке или на комбинации этих стенок. Предпочтительно светоизлучающие диоды равноудалены друг от друга, например расположены в матрице, состоящей из строк и столбцов. Матричное расположение способствует в значительной степени равномерному освещению поля для индикации, согласно требованиям международных стандартов. В соответствии со стандартами коэффициент равномерности между двумя смежными контрольными точками не превышает 1,5. Благодаря расположению в виде матрицы обеспечена простота согласования источника света с типом и размером соответствующего светящегося знака - число типов и размеров знаков, предназначенных для использования на летном поле, превышает 70. Кроме того, за счет подгона промежутков несложно изменить плотность расположения светодиодов. Например, указательные знаки требуют меньшей плотности расположения светодиодов, чем предписывающие знаки. Таким образом, обеспечена несложная адаптация к будущим разработкам в области светодиодной техники в отношении силы света и световой отдачи светодиодов. В результате также обеспечен ряд вариантов для предписывающих знаков, указательных знаков и, в частности, знаков для индикации местоположения. Тем самым обеспечена экономия расходов на электроэнергию, так как, например, указательные знаки требуют на 20% меньше энергии, чем предписывающие знаки.
Предпочтительно по меньшей мере часть светоизлучающих диодов предложенного светящегося знака имеют оптический элемент для формирования луча. Таким образом, имеется возможность улучшения градации яркости источника света, например, на краю панели индикации.
Кроме того, предпочтительно, светоизлучающие диоды предложенного светящегося знака у края матрицы имеют большую силу света, чем светоизлучающие диоды внутренней части матрицы. В этом случае на краю использованы более дорогие мощные светодиоды, в то время как посередине матрицы установлены более дешевые светодиоды. Благодаря этому также обеспечено более слабое изменение яркости, за счет более равномерно отрегулированных контрольных точек.
Как вариант, по меньшей мере один светоизлучающий диод посередине матрицы имеет большую силу света, чем светоизлучающие диоды у края матрицы. Тексты для предписывающих знаков, составленные из белых букв на красном фоне, и указательных знаков, составленные из желтых букв на черном фоне, отображены посередине панели индикации, таким образом, обеспечена возможность повышения яркости знаков, за счет использования посередине матрицы светодиодов с большей силой света.
В другом предпочтительном варианте осуществления предложенного светящегося знака матрица состоит из ряда матричных модулей, с возможностью замены каждого модуля по отдельности, содержащих светоизлучающие светодиоды. Во-первых, за счет этого упрощена сборка светодиодных матриц разного размера, во-вторых, благодаря модульной конструкции повышены возможности в отношении модернизации существующих знаков и облегчено техническое обслуживание светящихся знаков предложенной конструкции.
Предпочтительно матричный модуль предложенного светящегося знака имеет печатную плату со смонтированными на ней светоизлучающими диодами, с возможностью ее закрепления на держателе в корпусе. Простота модернизации существующих знаков обеспечена за счет того, что на держателе предусмотрено закрепление как обычных источников света, так и матричных модулей предложенных светящихся знаков.
Предпочтительно над матричным модулем помещен прозрачный защитный слой, например, в виде колпака или крышки, прикрывающий все расположенные на этом модуле светоизлучающие диоды.
В другом предпочтительном варианте осуществления предложенного светящегося знака этот знак содержит радиатор, который для отвода тепла имеет теплопроводное соединение со светоизлучающим диодом или светоизлучающими светодиодами. Управление температурой в основном происходит за счет радиатора, что актуально, в частности, при использовании мощных светодиодов.
Предпочтительно радиатор предложенного светящегося знака имеет расположенный в печатной плате металлический сердечник. При этом печатная плата с металлическим сердечником (МСРСВ, или Metal Core Printed Circuit Board) имеет небольшую толщину, предпочтительно приблизительно равную наименьшей толщине корпуса светодиода. Металлический сердечник действует как теплоотвод и теплораспределитель, причем, если модуль смонтирован на пути светового луча светодиодов, тонкая конструкция отбрасывает лишь небольшую собственную тень на панели индикации.
Кроме того, радиатор предложенного светящегося знака предпочтительно имеет прилегающий к печатной плате ребристый металлический профиль. Теплопередающие свойства улучшены, если на металлическом сердечнике печатной платы смонтирован дополнительный радиатор в виде ребристого металлического профиля. Тем самым увеличен срок службы светоизлучающих диодов, в частности при больших токах. В частности, на тонких полосках печатной платы с металлическим сердечником установлены светоизлучающие диоды с сильно уменьшенным основанием, в результате чего улучшено распределение тепла. Таким образом, дополнительные радиаторы, в частности, имеют меньший размер, за счет чего опять же улучшено распределение тепла. Есть возможность увеличения дополнительных радиаторов в перпендикулярном печатной плате направлении, без фотометрических потерь на панели индикации.
В другом особенно предпочтительном варианте осуществления предложенного светящегося знака этот знак содержит управляющее устройство для регулирования яркости по меньшей мере одного светоизлучающего диода. Благодаря использованию в качестве источника света светоизлучающих диодов обеспечена плавная регулировка яркости света, например, при помощи широтно-импульсной модуляции электропитания светодиодов.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления предложенного светящегося знака этот знак содержит контрольное устройство для контроля работоспособности источника света. Благодаря этому отпадает необходимость в осмотрах обслуживающим персоналом, связанных с большими расходами средств и времени, что сводит к минимуму время обслуживания и простоя, а вместе с тем и время простоя аэродромного оборудования.
Предпочтительно контрольное устройство предложенного светящегося знака имеет по меньшей мере один фотодиод для регистрации света, излученного по меньшей мере одним светоизлучающим диодом. За счет установки фотодиода на полоске печатной платы светодиодов обеспечена возможность регистрации постоянного уменьшения силы света светодиодов, которое, как правило, происходит очень медленно.
Предпочтительно контрольное устройство предложенного светящегося знака имеет средства измерения для определения тока и/или напряжения по меньшей мере одного светоизлучающего диода. Мгновенный выход из строя одного или нескольких матричных модулей может привести к потере равномерного распределения яркости на панели индикации. Электронное контрольное устройство регистрирует такие катастрофические отказы, предоставляя возможность их немедленного устранения.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления предложенного светящегося знака корпус посредством по меньшей мере одной перегородки разделен по крайней мере на первую часть корпуса и вторую часть корпуса, причем первая часть корпуса содержит первый источник света и первую панель индикации, а вторая часть корпуса - второй источник света и вторую панель индикации, с возможностью управления первым и вторым источниками света по отдельности таким образом, что обеспечено использование светящегося знака для чередующегося отображения первой или второй команды и/или указания посредством первой или второй панели индикации. Такие переключающиеся знаки, в частности, предпочтительно использовать ночью.
Ниже при помощи чертежей более подробно описан один из вариантов осуществления изобретения. На чертежах схематично изображено следующее.
Фиг.1. Предложенный светящийся знак, местный разрез.
Фиг.2. Матричный модуль предложенного светящегося знака.
Фиг.3. Спектр пропускания панели индикации.
Фиг.4. Кривая яркости светоизлучающего диода на панели индикации.
Согласно Фиг.1 предложенный светящийся знак 10 имеет коробчатый корпус 20 с передней прозрачной панелью 21 индикации, расположенной напротив нее задней стенкой 22, расположенными друг против друга боковыми стенками 23, съемной верхней стенкой 24 и расположенной напротив нее нижней стенкой 25. За исключением панели 21 индикации корпус 20 состоит из металла, что обеспечивает приемлемое тепловое сопротивление между установленным в корпусе 20 источником света и наружным окружающим воздухом. Как вариант, корпус 20 изготовлен из органического материала, например из стеклопластика. Панель 21 индикации содержит переднее стекло, например, состоящее из акрилового стекла или прозрачного поликарбоната толщиной 5 мм и установленной с внутренней стороны пленки, цвет которой соответствует отображению предписывающего или указательного знака Z. Как вариант, цветная пленка установлена на клею, помимо того, она обладает свойствами ламбертовского излучателя. Для подсветки панели 21 индикации внутри корпуса 20 установлен источник света с несколькими светоизлучающими диодами 32. Корпус 20 светящегося знака 10 установлен на двух опорных стойках 40 с предохранительной муфтой с разрушающимися элементами.
В соответствии с изобретением панель 21 индикации освещена светоизлучающими диодами 32 не прямо, а косвенно, благодаря обратному рассеянию излученного ими света задней стенкой, выполненной в виде светорассеивающей панели 22. Для этого светорассеивающая панель 22 имеет рассеивающий слой, рассеивающий падающий свет в обратном направлении. Этот рассеивающий слой предпочтительно выполнен в виде покрытия из полиэфирного порошка с шелковисто-матовой поверхностью, например, со степенью блеска 60%. Степень блеска влияет на минимизируемую адгезию защитного покрытия, что, в частности, имеет значение в случае предусмотренного в изобретении непрямого освещения. Напротив, боковые стенки 23, а также нижняя и задняя стенки 25, 24 состоят из полированного металла или имеют покрытие с высокой отражательной способностью и низкой рассеивающей способностью, что обеспечивает повышение яркости на краю панели 21 индикации.
Источник света предпочтительно заключает в себе мощные светодиоды, расположенные в виде матрицы. Матрица состоит из ряда вертикально ориентированных матричных модулей 30, расположенных рядом друг с другом в корпусе 20, каждый из которых закреплен на держателе 33. Предусмотрена возможность вставки и замены матричных модулей 30 по отдельности. Таким образом, светоизлучающие диоды 32 расположены в плоскости, ориентированной параллельно между панелью 21 индикации и задней стенкой 22, и равноудалены друг от друга.
При этом в соответствии с изобретением светоизлучающие диоды 32 ориентированы относительно задней стенки 22 так, что происходит по меньшей мере частичное отражение излученного ими света задней стенкой 22, и панель 21 индикации таким образом освещена. В результате панель 21 непрямо освещена виртуальным источником света, который отображен на задней стенке 22 и имеет значительно большие размеры, чем реальный источник света. Вследствие непрямого обратного рассеяния на задней стенке 22 отказ отдельных светоизлучающих диодов 32 на панели 21 индикации не заметен или по меньшей мере менее заметен, чем при прямом освещении. Это касается и теней, отброшенных предметами, расположенными на пути светового луча между задней стенкой 22 и панелью 21 индикации, при предложенном использовании от этих предметов видны только полутени или собственные тени и, следовательно, лишь плавные изменения яркости. Кроме того, непрямым обратным рассеянием обусловлена высокая стабильность координат цветности по всей панели 21 индикации, что предотвращает ошибки при восприятии цвета. Сам рассеянный свет также увеличивает поверхность проекции на заднюю стенку 22 виртуального источника света. В целом в соответствии с изобретением обеспечена очень высокая равномерность яркости по всей панели 21 индикации.
Кроме того, также на Фиг.4 показана кривая 60 яркости L светоизлучающего диода 32 в зависимости от положения у в вертикальном направлении на панели 21 индикации. Пунктирная линия 61 представляет собой кривую яркости L при прямом освещении панели 21 индикации светоизлучающим диодом 32, в то время как непрерывная линия 62 представляет собой кривую яркости при непрямом освещении. Максимумы кривых в вертикальном направлении достигнуты при одном и том же положении предложенного светоизлучающего диода 32, но по величине они отличаются друг от друга. При достаточном удалении от этого положения диода 32 обе кривые 61 и 62 падают до значения задней подсветки 63, состоящей из происходящих внутри корпуса отражений и рассеяний. В соответствии с изобретением использовано меньшее различие между максимумом при непрямом освещении 62 и задней подсветкой 63, которое значительно меньше яркостного контраста между максимумом при прямом освещении 61 и фоном 63. Поэтому при непрямом освещении отказ такого светоизлучающего диода 32 имеет существенно меньшее значение, чем при прямом освещении. Итак, работоспособность предложенного светящегося знака, а следовательно, и готовность соответствующей рулежной дорожки значительно выше, чем в случае известного уровня техники.
Благодаря модульной конструкции матричного источника света обеспечены большие преимущества. Обеспечена возможность регулировки поверхностной плотности светоизлучающих диодов 32 как при помощи промежутка между диодами 32 на матричном модуле 30, так и посредством промежутка между отдельными модулями 30. Таким образом, обеспечена простота адаптации источника света к разным размерам предложенных светящихся знаков, например, при использовании на летном поле более 70 разных знаков. Например, предписывающие знаки требуют большей яркости, чем указательные знаки. Тем не менее, знаки обоих видов требуют очень равномерного освещения панели 21 индикации, согласно требованиям международных стандартов по оборудованию аэропортов. Коэффициент равномерности между двумя смежными контрольными точками не должен превышать 1,5.
Предпочтительно светодиоды 32 у края матрицы имеют большую силу света, чем светоизлучающие диоды 32 посередине матрицы. Таким образом, обеспечено улучшение яркости на краю панели 21 индикации.
Как вариант, по меньшей мере один светоизлучающий диод посередине матрицы имеет большую силу света, чем светоизлучающие диоды 32 у края матрицы.
В представленном варианте осуществления изобретения светоизлучающие диоды 32 выполнены в виде мощных светодиодов. Эти светодиоды запитаны номинальным током не менее 100 мА, а их сила света составляет по меньшей мере 20 лм. Предусмотрена даже сила света более 100 лм, благодаря чему возможно снизить количество светодиодов 32, необходимых для обеспечения требуемой стандартами яркости. Наряду с очень большим сроком службы светодиоды 32 отличаются тем, что они функционируют даже при очень низких температурах. Они имеют очень небольшое время переключения и моментальную полную готовность в отношении светового выхода и координат цветности. В частности, подходят светодиоды типа К2 фирмы Philips Lumileds и типа XR-E фирмы CREE. За счет низкого теплового сопротивления этих светодиодов упрощен отвод тепла в предложенных светящихся знаках 10, кроме того, оно способствует увеличению срока службы светодиодов 32. Еще одно преимущество мощных светодиодов 32 заключается в малом потреблении тока.
Светоизлучающие диоды 32 для излучения белого света выполнены в виде ламбертовского излучателя. В настоящее время световая отдача таких светоизлучающих диодов сравнима со световой отдачей люминесцентной лампы. Белый свет, в частности, обеспечен благодаря основанному на фосфоре преобразованию голубого света. Представленный вариант исполнения изобретения предпочтительно выполнен без внешней линзы перед светоизлучающим диодом 32.
Светоизлучающий диод 32 покрыт прозрачным защитным слоем. Этот слой состоит из высокопрозрачного материала, например поликарбоната или полиметилметакрилата, благодаря чему обеспечены низкие оптические потери. Защитный слой от пыли и грязи перед светодиодами 32 предназначен для предотвращения падения силы света.
На Фиг.2 показан матричный модуль 30 источника света предложенного светящегося знака 10. Модуль 30 содержит печатную плату 31 в виде полосы, на которой через равномерные промежутки установлены мощные светодиоды 32.
Печатная плата 31 выполнена как печатная плата с металлическим сердечником (МСРСВ) и содержит металлический сердечник в качестве радиатора, который не показан в явном виде на Фиг.2. Ширина полоски 31 печатной платы чуть больше корпуса самого светодиода. В результате происходит незначительное тенеобразование от вставленного в корпус 20 матричного модуля 30. Благодаря незначительному самозатенению на панели 21 индикации увеличена световая отдача источника света.
Теплопередающие свойства печатной платы 31 дополнительно улучшены благодаря дополнительному радиатору, который выполнен в виде ребристого металлического профиля 34 и имеет теплопроводное соединение с печатной платой 31. Ребристый профиль проходит перпендикулярно печатной плате 31, то есть параллельно направлению основного пути светового луча между задней стенкой 22 и панелью 21 индикации. Благодаря такой конструкции металлического профиля 34 также обеспечено незначительное самозатенение матричного модуля 30.
Мощные светодиоды 32 имеют ламбертовскую диаграмму излучения, при которой максимальное излучение света происходит в направлении, перпендикулярном печатной плате 31.
Предпочтительно над матричным модулем помещен защитный слой, прикрывающий все расположенные на этом модуле светоизлучающие диоды. В результате над матричным модулем образована гладкая поверхность, предотвращающая накопление пыли и грязи и обеспечивающая простое стирание грязи. Защитный слой, в частности, выполнен в виде колпака или крышки для одного или нескольких матричных модулей.
Управляющее устройство, обеспечивающее возможность плавной регулировки яркости источника света, на чертеже не изображено. Управляющее устройство служит для регулирования яркости светодиодов 32, например, посредством широтно-импульсной модуляции электропитания светодиодов. При этом предпочтительно координаты цветности не имеют сдвига.
На чертеже также не показано контрольное устройство для контроля работоспособности источника света. С одной стороны, это устройство содержит установленные на печатной плате 31 фотодиоды для контроля излученного светодиодами 32 света. Если за какой-то период зафиксировано падение силы света светодиода 32, то центр технического обслуживания получает соответствующее сообщение. Кроме того, контрольное устройство содержит средства для измерения силы тока и напряжения светодиодов 32. Об отказе отдельных светодиодов 32 или всего матричного модуля 30 также отправляются сообщения в центр технического обслуживания, что обеспечивает возможность скорейшего восстановления нормальной работоспособности предложенного светящегося знака 10.
Еще одно преимущество предложенного светящегося знака 10 описано при помощи Фиг.3. На чертеже представлен спектр 50 пропускания панели 21 индикации с красной пленкой для предписывающего знака. Этот спектр нормирован до значения 100, которое обеспечено в точке 51, то есть при длине волны А 650 нм, соответствующей красному цвету. Ниже граничной длины 52 волны, которая соответствует длине волны Л, составляющей немного меньше 600 нм, происходит, по существу, фильтрация света с меньшей длиной волны, что аналогично действию фильтра нижних частот. Однако между 400 и 450 нм спектр пропускания имеет максимум 53. Спектр испускания использованных в соответствии с изобретением светодиодов 32 имеет максимум при длине волны приблизительно 450 нм, который может быть заметен из-за максимума 53 в спектре пропускания, во всяком случае, при прямом освещении панели 21 индикации. Эта проблема прямого освещения возникает в частности при использовании мощных светодиодов, излучающих фотоны со значительно меньшей площади, чем, например, люминесцентные лампы. Таким образом, при прямом освещении не исключены случаи восприятия голубого максимума мощных светодиодов на красной панели индикации в другом цвете, например фиолетовом.