本實(shí)用新型涉及機(jī)場(chǎng)助航燈技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于嵌入式LED跑道邊燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

跑道邊燈是為飛行員在日間和夜間飛行(包括起飛和降落)時(shí)能夠識(shí)別跑道邊界的一種引導(dǎo)燈具，該燈具為雙向發(fā)光燈具，且燈具在光強(qiáng)、角度和顏色上均有嚴(yán)格要求。

傳統(tǒng)的跑道邊燈一般以鹵鎢燈作為光源，但是，傳統(tǒng)鹵鎢光源發(fā)白光，需要通過(guò)濾光片達(dá)到色度標(biāo)準(zhǔn)，使得燈具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且由于吸收導(dǎo)致光能量損失大。鹵鎢燈為整個(gè)空間4π立體角發(fā)光，而跑道邊燈只需要相反方向的兩側(cè)光，且鹵鎢燈光效低，僅為15-20lm/W左右，總的來(lái)說(shuō)光能利用率很低，造成能源的浪費(fèi)，其壽命也僅有1500小時(shí)，機(jī)場(chǎng)一般5～6個(gè)月就需更換一次光源，耗費(fèi)的維護(hù)成本較高。

光源作為一種單色性好、光效高、體積小、可靠性高的照明光源被廣泛使用，LED助航燈具具有壽命長(zhǎng)、光效高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耗能少、維護(hù)成本低、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)有的LED跑道邊燈一般是立式跑道邊燈，燈具體積大，燈具內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且安裝在地面之上，不利于機(jī)場(chǎng)維護(hù)。

而嵌入式跑道邊燈屬于大功率燈具，需要在狹小空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)高光強(qiáng)窄光束的出射光，需要盡可能降低嵌入式跑道邊燈的功率，提高光能利用率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本實(shí)用新型提供的用于嵌入式LED跑道邊燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)，光效高、耗能低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積輕巧，能夠在狹小空間內(nèi)滿足跑道邊燈低功耗高光強(qiáng)窄光束等要求。

本實(shí)用新型提供的一種用于嵌入式LED跑道邊燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)，包括兩列固定在同一平面且成八字形排列的光學(xué)組件，兩列光學(xué)組件的出射光方向相反，兩列光學(xué)組件之間的夾角為4°～10°；所述光學(xué)組件包括LED光源、透鏡和棱鏡，所述LED光源設(shè)置在所述透鏡的入射面中心的正下方，所述透鏡的入射面為凸面，所述棱鏡包括棱鏡入射面、棱鏡反射面和棱鏡出射面，所述棱鏡設(shè)置在所述透鏡的上方，所述棱鏡入射面與所述透鏡的出射面平行；其中，所述LED光源發(fā)出的光經(jīng)所述透鏡會(huì)聚準(zhǔn)直后從所述棱鏡入射面進(jìn)入所述棱鏡，經(jīng)所述棱鏡反射面全反射后從所述棱鏡出射面射出。

優(yōu)選地，兩列所述光學(xué)組件之間的夾角為7°或9°。

優(yōu)選地，所述棱鏡入射面與所述透鏡的出射面之間距離不大于85毫米。

優(yōu)選地，所述棱鏡入射面與所述透鏡的出射面之間距離為6.27毫米。

優(yōu)選地，所述LED光源固定在鋁基板上，所述透鏡固定在透鏡支架上，所述透鏡支架和所述鋁基板兩端均設(shè)有透鏡定位孔，所述透鏡定位孔用于所述鋁基板和所述透鏡支架之間的定位。

優(yōu)選地，所述鋁基板和所述透鏡支架之間通過(guò)透鏡定位螺絲以及定位柱共同形成定位連接。

優(yōu)選地，所述棱鏡反射面鍍有高反射介質(zhì)膜。

優(yōu)選地，所述棱鏡的材料為玻璃。

優(yōu)選地，所述透鏡的材料為耐高溫材料。

優(yōu)選地，所述透鏡的材料為聚碳酸酯。

本實(shí)用新型提供的用于嵌入式LED跑道邊燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)，應(yīng)用邊緣光線擴(kuò)展度守恒、折射、透射、全反射原理設(shè)計(jì)了包括透鏡、棱鏡在內(nèi)的光學(xué)元件，調(diào)整LED光源的分布方式，使整體結(jié)構(gòu)能夠滿足國(guó)際民航標(biāo)準(zhǔn)對(duì)嵌入式跑道邊燈的要求；采用LED作為光源，利用LED體積小，光效高，單色性好的特性，結(jié)合透鏡和棱鏡，在縮小跑道邊燈體積的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了在有限空間內(nèi)窄光束高光強(qiáng)、盡可能降低整體功率的技術(shù)要求，可以有效節(jié)約機(jī)場(chǎng)能耗成本；LED長(zhǎng)達(dá)50000h的使用壽命，降低了機(jī)場(chǎng)更換光源的頻率，有效降低維護(hù)成本；通過(guò)整體旋轉(zhuǎn)整列光學(xué)組件，來(lái)滿足跑道邊燈內(nèi)傾角的要求，可以滿足不同跑道寬度上對(duì)應(yīng)的等光強(qiáng)曲線不同。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。在所有附圖中，類(lèi)似的元件或部分一般由類(lèi)似的附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)。附圖中，各元件或部分并不一定按照實(shí)際的比例繪制。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于嵌入式LED跑道邊燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的光學(xué)組件的光學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的光學(xué)組件的光學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：

10-LED光源；20-透鏡；21-入射面；22-出射面；30-棱鏡；31-棱鏡入射面；32-棱鏡反射面；33-棱鏡出射面；40-鋁基板；50-透鏡支架；60-透鏡定位孔；70-透鏡定位柱；80-光學(xué)組件。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，因此只作為示例，而不能以此來(lái)限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

需要注意的是，除非另有說(shuō)明，本申請(qǐng)使用的技術(shù)術(shù)語(yǔ)或者科學(xué)術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)為本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的通常意義。

如圖1所示，本實(shí)施例提供的一種嵌入式LED跑道邊燈，包括包括兩列固定在同一平面且成八字形排列的光學(xué)組件80，兩列光學(xué)組件80的出射光方向相反，以滿足跑道邊燈雙向發(fā)光的要求。通過(guò)整體旋轉(zhuǎn)一列光學(xué)組件，使兩列光學(xué)組件之間的形成4°～10°夾角，以滿足跑道邊燈出射光線的需求，使得飛行員在飛機(jī)降落在跑道前，能最大程度的看清跑道。

兩列光學(xué)組件之間的夾角優(yōu)選為7°，來(lái)滿足《國(guó)際民航公約附件十四》中對(duì)于跑道寬度45m跑道邊燈的內(nèi)傾角為3.5°的要求。

兩列光學(xué)組件之之間的夾角優(yōu)選為9°，來(lái)滿足《國(guó)際民航公約附件十四》中對(duì)于跑道寬度60m跑道邊燈的內(nèi)傾角為4.5°的要求。

其中，光學(xué)組件80的具體結(jié)構(gòu)如圖2、圖3所示，包括LED光源10、透鏡20和棱鏡30，LED光源10設(shè)置在透鏡20的入射面21中心的正下方，透鏡20的入射面21為凸面，棱鏡30包括棱鏡入射面31、棱鏡反射面32和棱鏡出射面33，棱鏡30設(shè)置在透鏡20的上方，棱鏡入射面31與透鏡20的出射面22平行。LED光源10發(fā)出的光從透鏡20的入射面21入射，經(jīng)透鏡20會(huì)聚準(zhǔn)直，從透鏡20的出射面22射出，準(zhǔn)直后的光線進(jìn)入棱鏡入射面31，經(jīng)棱鏡反射面32全反射，從棱鏡出射面33射出。光學(xué)組件80光效高、耗能低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積輕巧，能夠在狹小空間內(nèi)滿足跑道邊燈低功耗高光強(qiáng)窄光束等要求。單組光學(xué)組件80的出光強(qiáng)度無(wú)法滿足標(biāo)準(zhǔn)等光強(qiáng)要求，通過(guò)多組組合方式可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

其中，棱鏡入射面31與透鏡20的出射面22之間的距離不大于85毫米。理論上，不大于85毫米的距離均可以滿足設(shè)計(jì)要求，但考慮到出光效果以及光學(xué)元件的固定，棱鏡入射面31與透鏡20的出射面22之間的距離優(yōu)選為6.27毫米。棱鏡30與透鏡20需要通過(guò)結(jié)構(gòu)件進(jìn)行定位，如果兩個(gè)表面之間小于6.27毫米，元件固定的穩(wěn)定性會(huì)有所降低，如果大于6.27毫米，會(huì)增加不必要的空間浪費(fèi)，且距離在6.27毫米時(shí)，光斑的等光強(qiáng)值分布是最優(yōu)的。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)等光強(qiáng)的要求，可在光學(xué)組件80中設(shè)置多個(gè)LED光源10，并設(shè)置與LED光源10數(shù)量相同的透鏡20，每個(gè)LED光源10均放置在與其對(duì)應(yīng)的透鏡20的入射面21中心的正下方。

LED光源10固定在鋁基板40上，透鏡20固定在透鏡支架50上，鋁基板40和透鏡支架50兩端均對(duì)稱(chēng)設(shè)有透鏡定位孔60，鋁基板40上的透鏡定位孔60和透鏡支架50上的透鏡定位孔60相配合，用于鋁基板40和透鏡支架50之間的定位，透鏡支架50兩端還設(shè)有4個(gè)透鏡定位柱70，鋁基板40和透鏡支架50之間通過(guò)透鏡定位螺絲以及透鏡定位柱70共同形成定位連接，使得LED光源10與透鏡20之間、透鏡20與棱鏡30之間的相對(duì)距離更精確，降低安裝誤差帶來(lái)的光損失。

棱鏡30的材料為玻璃，耐候性好、硬度高、耐摩擦。棱鏡反射面32鍍有高反射介質(zhì)膜，可以提高光的反射效率。

由于透鏡20緊靠LED光源10，LED光源10工作時(shí)會(huì)散發(fā)出大量的熱量，長(zhǎng)期曝露在高溫環(huán)境中的透鏡20存在發(fā)生形變的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而影響光路的穩(wěn)定性，因此，透鏡20選用耐高溫材料制成，優(yōu)選材料為聚碳酸酯。

本實(shí)施例應(yīng)用邊緣光線擴(kuò)展度守恒、折射、透射、全反射原理設(shè)計(jì)包括透鏡、棱鏡在內(nèi)的光學(xué)元件，調(diào)整LED光源的分布方式，使整體結(jié)構(gòu)能夠滿足國(guó)際民航標(biāo)準(zhǔn)對(duì)嵌入式跑道邊燈的要求；采用LED作為光源，利用LED體積小，光效高，單色性好的特性，結(jié)合透鏡和棱鏡，在縮小跑道邊燈體積的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了在有限空間內(nèi)窄光束高光強(qiáng)、盡可能降低整體功率的技術(shù)要求，可以有效節(jié)約機(jī)場(chǎng)能耗成本；LED長(zhǎng)達(dá)50000h的使用壽命，降低了機(jī)場(chǎng)更換光源的頻率，有效降低維護(hù)成本；通過(guò)整體旋轉(zhuǎn)整列光學(xué)組件，來(lái)滿足跑道邊燈內(nèi)傾角的要求，可以滿足不同跑道寬度上對(duì)應(yīng)的等光強(qiáng)曲線不同。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求和說(shuō)明書(shū)的范圍當(dāng)中。