本實用新型涉及機場助航燈技術(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)和光學(xué)組件。

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)時能夠識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、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，需要通過濾光片達到色度標(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，總的來說光能利用率很低，造成能源的浪費，其壽命也僅有1500小時，機場一般5～6個月就需更換一次光源，耗費的維護成本較高。

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、光效高、結(jié)構(gòu)簡單、耗能少、維護成本低、穩(wěn)定性好等優(yōu)點?，F(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，不利于機場維護。

而嵌入式跑道邊燈屬于大功率燈具，需要在狹小空間內(nèi)實現(xiàn)高光強窄光束的出射光，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)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本實用新型提供了用于嵌入式LED跑道邊燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)和光學(xué)組件，光效高、耗能低，結(jié)構(gòu)簡單，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窄光束等要求。

第一方面，本實用新型提供的一種用于嵌入式LED跑道邊燈的光學(xué)組件，其特征在于，包括：LED光源；透鏡，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；棱鏡，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的夾角為2°～5°；其中，所述LED光源發(fā)出的光經(jīng)所述透鏡會聚準(zhǔn)直后從所述棱鏡入射面進入所述棱鏡，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，所述透鏡的出射面附加多個相互平行的三維紋理。

優(yōu)選地，所述棱鏡入射面與所述透鏡的出射面的夾角為3.5°或4.5°。

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。

第二方面，本實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)，其特征在于，包括兩列本實用新型第一方面所述的光學(xué)組件，兩列所述光學(xué)組件平行且軸對稱，兩列所述光學(xué)組件的出光方向相反。

本實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)和光學(xué)組件，應(yīng)用邊緣光線擴展度守恒、折射、透射、全反射原理設(shè)計包括透鏡、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)能夠滿足國際民航標(biāo)準(zhǔn)對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，實現(xiàn)了在有限空間內(nèi)窄光束高光強、盡可能降低整體功率的技術(shù)要求，可以有效節(jié)約機場能耗成本；LED長達50000h的使用壽命，降低了機場更換光源的頻率，有效降低維護成本；通過光學(xué)結(jié)構(gòu)中棱鏡與透鏡的錯位入射來滿足跑道邊燈內(nèi)傾角的要求，使得調(diào)節(jié)內(nèi)傾角更為方便，可以滿足不同跑道寬度上對應(yīng)的等光強曲線不同。

附圖說明

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

圖1為本實用新型實施例提供的用于嵌入式LED跑道邊燈的光學(xué)組件的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型實施例提供的用于嵌入式LED跑道邊燈的光學(xué)組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型實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。

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。

具體實施方式

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

需要注意的是，除非另有說明，本申請使用的技術(shù)術(shù)語或者科學(xué)術(shù)語應(yīng)當(dāng)為本實用新型所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的通常意義。

如圖1和圖2所示，本實施例提供的一種用于嵌入式LED跑道邊燈的光學(xué)組件80，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。透鏡20的出射面附加多個相互平行的三維紋理，三維紋理的設(shè)計擴大了光斑范圍，使光線均勻化分布，避免中心光強過大形成眩光，有效利用LED光能量。

其中，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會聚準(zhǔn)直，并均勻化擴展，從透鏡20的出射面22射出，準(zhǔn)直擴展后的光線進入棱鏡入射面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窄光束等要求。

如圖2所示，棱鏡入射面31與透鏡20的出射面22的夾角為2°～5°，LED光源10和透鏡20作為一個整體與棱鏡30形成錯位入射，以滿足跑道邊燈出射光線的需求，使得飛行員在飛機降落在跑道前，能最大程度的看清跑道。

棱鏡入射面31與透鏡20的出射面22的夾角優(yōu)選為3.5°，來滿足《國際民航公約附件十四》中對于跑道寬度45m跑道邊燈的內(nèi)傾角要求。

棱鏡入射面31與透鏡20的出射面22的夾角優(yōu)選為4.5°，來滿足《國際民航公約附件十四》中對于跑道寬度60m跑道邊燈的內(nèi)傾角要求。

通過機械調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)即可方便的調(diào)節(jié)棱鏡入射面31與透鏡20的出射面22的夾角，以滿足不同寬度的跑道對跑道邊燈的內(nèi)傾角不同要求。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對等光強的要求，可在光學(xué)組件80中設(shè)置多個LED光源10，并設(shè)置與LED光源10數(shù)量相同的透鏡20，每個LED光源10均放置在與其對應(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50兩端均對稱設(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個透鏡定位柱70，鋁基板40和透鏡支架50之間通過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之間的相對距離更精確，降低安裝誤差帶來的光損失。

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工作時會散發(fā)出大量的熱量，長期曝露在高溫環(huán)境中的透鏡20存在發(fā)生形變的風(fēng)險，進而影響光路的穩(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。

基于上述用于嵌入式LED跑道邊燈的光學(xué)組件，本實施例提供的一種用于嵌入式LED跑道邊燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)，如圖3所示，包括兩列光學(xué)組件80，兩列光學(xué)組件80平行且軸對稱，兩列光學(xué)組件的出光方向相反，以滿足雙向發(fā)光的要求。嵌入式LED跑道邊燈內(nèi)的所有光學(xué)組件80均固定在同一平面上。安裝嵌入式LED跑道邊燈時，使光學(xué)組件80的棱鏡入射面31與水平面平行，由于光學(xué)組件80中的棱鏡入射面31與透鏡20的出射面的具有一定夾角，使得嵌入式LED跑道邊燈射出的兩個方向的光均能滿足來《國際民航公約附件十四》中對于跑道邊燈的內(nèi)傾角要求。

單組光學(xué)組件80的出光強度無法滿足標(biāo)準(zhǔn)等光強要求，通過多組組合方式可以達到標(biāo)準(zhǔn)要求。

本實施例應(yīng)用邊緣光線擴展度守恒、折射、透射、全反射原理設(shè)計包括透鏡、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)能夠滿足國際民航標(biāo)準(zhǔn)對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，實現(xiàn)了在有限空間內(nèi)窄光束高光強、盡可能降低整體功率的技術(shù)要求，可以有效節(jié)約機場能耗成本；LED長達50000h的使用壽命，降低了機場更換光源的頻率，有效降低維護成本；通過光學(xué)結(jié)構(gòu)中棱鏡與透鏡的錯位入射來滿足跑道邊燈內(nèi)傾角的要求，使得調(diào)節(jié)內(nèi)傾角更為方便，可以滿足不同跑道寬度上對應(yīng)的等光強曲線不同。

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