DE60120472T2 - Leuchtenkörper mit sichtbaren und infrarot-leuchtelementen - Google Patents

Leuchtenkörper mit sichtbaren und infrarot-leuchtelementen Download PDF

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Description

  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung betrifft Duobeleuchtung mit sichtbarem und infrarotem Licht. Speziell betrifft diese Erfindung einen Duo-Leuchtkörper für sichtbares und infrarotes Licht zur Verwendung in Landescheinwerfern und Suchscheinwerfern für Flugzeuge und zur Verwendung bei anderen Fahrzeugen.
  • BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
  • Flugzeuge haben normalerweise Landescheinwerfer, die daran befestigt sind, um für Beleuchtung während des Rollens, Starts und Landens zu sorgen, wenn die Sichtweite durch Dunkelheit oder widrige Wetterbedingungen verringert ist. Die Landescheinwerfer können an einer festen Position am Flugzeug befestigt sein; alternativ können die Landescheinwerfer durch ein Drehmittel schwenkbar sein, um bei Bedarf ausgefahren und zurückgezogen zu werden, um den Widerstand zu verringern, wenn sie nicht in Gebrauch sind. Suchscheinwerfer sind durch ein Drehmittel um bis zu 360 Grad in einer Ebene senkrecht zur Ausfahr-Rückzugsebene schwenkbar. Militär- und Justizvollzugshelikopter verwenden normalerweise Suchscheinwerfer, um einen Lichtstrahl in einer gewünschten Richtung zur Beleuchtung von Zielen zu richten.
  • Mit dem Aufkommen von Nachtsichtbildgerätesystemen auf Infrarotbasis (nachfolgend „NVIS" genannt) für verdeckte Operationen entstand ein Bedarf an Landescheinwerfern und Suchscheinwerfern, die mit NVIS durch das Erzeugen von Infrarotlicht zur Beleuchtung der gewählten Lande- und Suchbereiche verträglich waren, während sie sichtbares Licht ausschalteten. Frühe NVIS-kompatible Lande- und Suchscheinwerfer verwendeten Infrarotfilter, die über herkömmliche Systeme mit sichtbarem Licht installiert wurden. Ein Nachteil der frühen NVIS-kompatiblen Beleuchtungssysteme war, dass die Flugzeugbesatzung während einer Mission nicht von sichtbarem Licht auf den NVIS-Betriebsmodus umschalten konnte, da die Infrarotfilter installiert und entfernt werden mussten, während das Flugzeug am Boden war. Dieser Nachteil wurde durch frühere Duo-Leuchtenkörper überwunden, die Beleuchtungselemente sowohl für sichtbares Licht als auch für Infrarot enthielten, wie zum Beispiel Synder et al., US-Patent Nr. 5,695,272. Duo-Leuchtenkörper ermöglichen der Flugzeugbesatzung, zwischen dem sichtbaren und dem infraroten Beleuchtungsmodus durch einfaches Anlegen einer elektrischen Spannung entweder an die infraroten oder an die sichtbaren Abschnitte des Duo-Leuchtenkörpers nach Bedarf umzuschalten.
  • WO-A-0037314 offenbart eine verbesserte IR-Licht-Baugruppe mit allen Merkmalen der Präambel der unabhängigen Ansprüche 1 und 8.
  • Während frühere Duo-Leuchtenkörper beträchtliche Vorteile gegenüber frühen manuell installierten Filtern aufweisen, weisen sie jedoch mehrere Nachteile auf. Erstens ist das Auswechseln von ausgefallenen Lampen auf Grund der segmentierten Linsen- und Filterbaugruppe, die entfernt werden muss, ein mühsamer und schwieriger Prozess, und jedes Mal, wenn eine Lampe ausgewechselt wird, muss sie dann neu abgedichtet werden. Diese Reparatur verursacht häufig Schäden an den Reflektoren, was die optische Leistungsfähigkeit des Leuchtenkörpers verringert. Außerdem senden Duo-Leuchtenkörper normalerweise Licht mit einer geringeren Lichtintensität als extra dafür vorgesehene Infrarotsysteme oder Systeme mit sichtbarem Licht aus, da die Oberfläche im Leuchtenkopf, die für das Beleuchtungssystem verfügbar ist, zwischen den Abschnitten für sichtbares und infrarotes Licht aufgeteilt ist. Ferner nutzen frühere Duo-Leuchtenkörper Quellen von sichtbarem Licht, die mit Infrarotfiltern gekoppelt sind, um das Infrarotlicht zu erzeugen, was im Leuchtenkopf höhere Temperaturen erzeugt, die die Gebrauchsdauer der Lichtelemente, Linsen und Abdichtungselemente begrenzen kann. Es besteht ein Bedarf an einem Duo-Leuchtenkörper, der leichter zu warten ist, Licht mit höherer Intensität bereitstellt und bei einer niedrigeren Temperatur arbeitet, um die Gebrauchsdauer der Komponenten des Leuchtenkörpers zu verlängern.
  • Diese Erfindung richtet sich auf einen Duo-Leuchtenkörper, wie durch die unabhängigen Ansprüche 1 (Vorrichtung) und 8 (Verfahren) definiert, der leichter neu mit einer Lampe bestückt werden kann, eine verbesserte Lichtabgabe liefert und weniger Wärme im Vergleich zu früheren Duo-Leuchtenkörpern erzeugt.
  • Speziell ist die vorliegende Erfindung eine modulare Konstruktion, die ein Gehäuse, vorzugsweise ein Aluminiumgussgehäuse, enthält. Das Gehäuse ist so ausgelegt, dass es die Installation der Beleuchtungselemente von der Rückseite des Leuchtenkörpers ermöglicht. Dies verhindert die Verunreinigung des Reflektors mit Schmutz, Öl oder Fingerabdrücken, die den optischen Wirkungsgrad des Reflektors verringern können. Das Installieren der Beleuchtungselemente von der Rückseite verringert auch die Wartungszeit, da die Vorderlinse nicht entfernt und dann neu abgedichtet werden muss.
  • Das Auswechseln von früheren, von vorn montierten Halogenlampen beinhaltet das Greifen der Glashülle der Lampe, um sie in einem Sockel zu installieren. Weil das Vorhandensein von Verunreinigungsstoffen, wie zum Beispiel Schmutz, Öl und Fingerabdrücken, auf der Glashülle des Lampe die Gebrauchsdauer der Lampe verringern kann, muss das Wartungspersonal Baumwollhandschuhe oder andere Schutzmaterialien beim Auswechseln der Lampen verwenden. Die vorliegende Erfindung nutzt eine Quelle von sichtbarem Licht, die einen Sockel enthält, welcher es dem Wartungspersonal ermöglicht, die Lampe von der Rückseite des Leuchtenkörpers aus zu handhaben und zu installieren, ohne die Glashülle zu berühren oder anderweitig zu verunreinigen. Ferner ermöglicht der Lampensockel, die Quelle von sichtbarem Licht leicht, ohne die Notwendigkeit von Werkzeugen, zu installieren und zu entfernen.
  • Die Erfindung nutzt auch Infrarotdioden hoher Intensität im Gegensatz zu den gefilterten Quellen von sichtbarem Licht, die in früheren Leuchtenkörpern verwendet wurden. Hochleistungsinfrarotdioden bieten eine verstärkte Emission von Infrarotlicht in Verbindung mit höherem Wirkungsgrad, verringertem Energieverbrauch, längerer Gebrauchsdauer und verringerter Wärmeerzeugung. Die Hochleistungsinfrarotdioden erleichtern auch auf Grund ihres modularen Aufbaus das schnellere und einfachere Auswechseln.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst einen Duo-Leuchtenkörper, umfassend: ein Gehäuse mit Vorderseiten-, Rückseiten-, Oberseiten- und Bodenabschnitten; einen Befestigungspunkt, der mit einem der Abschnitte des Gehäuses verbunden ist, um den Duo-Leuchtenkörper mit Mitteln zum Positionieren des Leuchtenkörpers zu verbinden; Mittel zum Reflektieren von Licht, das auf der Innenseite des Gehäuses befestigt ist, wobei das Mittel so angeordnet ist, dass Licht aus dem Vorderseitenabschnitt des Gehäuses reflektiert wird; mindestens eine Hochleistungsinfrarotdiode, wobei die Diode in dem Gehäuse vom Rückseitenabschnitt des Gehäuses aus installiert wird und so angeordnet ist, dass sie Infrarotlicht aus dem Vorderseitenabschnitt des Gehäuses aussendet; mindestens eine Quelle von sichtbarem Licht, wobei die Quelle von sichtbarem Licht im Gehäuse vom Rückseitenabschnitt des Gehäuses aus derart installiert wird, dass sie sichtbares Licht durch die Reflektoren projiziert und Licht aus dem Vorderseitenabschnitt des Gehäuses aussendet; und mindestens eine Linse, die am Vorderseitenabschnitt des Gehäuses befestigt ist, durch welche entweder sichtbares oder Infrarotlicht läuft.
  • Diese und andere Merkmale werden besser unter Verweis auf die folgende Beschreibung, die angehängten Ansprüche und die begleitenden Zeichnungen verstanden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die 1-a und 1-b sind Ansichten der Rückseite und der Abdeckung der Duo-Leuchtenkörper,
  • 2 ist eine Ansicht der Quelle von sichtbarem Licht,
  • 3 ist eine Ansicht der Vorderseite des Duo-Leuchtenkörpers, und
  • 4 ist ein Schaltschema des Duo-Leuchtenkörpers.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Ansicht der Rückseite des Duo-Leuchtenkörpers 100 wird in 1 gezeigt. Der Duo-Leuchtenkörper 100 enthält ein Gehäuse 102, das einen Rückseitenabschnitt 128, einen Oberseitenabschnitt 124 und einen Bodenabschnitt 126 aufweist. Das Gehäuse 102 umfasst auch einen Vorderseitenabschnitt 122, der in 3 gezeigt und unten diskutiert wird. Gehäuse 102 besteht aus einem gegossenen oder maschinell bearbeiteten Material, vorzugsweise Aluminium, und kann optional mehrere Kühlrippen 104 aufweisen, die bei der Ableitung der Wärme helfen, welche von den Lichtquellen erzeugt wird. Das Gehäuse 102 enthält ferner die parabolischen Reflektorhohlräume 106, die so geformt sind, dass sie die optische Auslegung für den Abschnitt des sichtbaren Lichts von Leuchtenkörper 100 optimieren, wobei das sichtbare Licht aus dem Abschnitt 122 von Gehäuse 102 emittiert wird. Die Lampenbefestigungsschlitze 130 sind durch Gießen oder maschinelle Bearbeitung in die Reflektorhohlräume 106 eingearbeitet, um die Installation der Quellen 200 von sichtbarem Licht, die unten detaillierter diskutiert wird, zu erleichtern. Die Hohlräume 106 können optional auch mehrere Wärmeabfuhrrippen 108 enthalten, mit denen das Abführen von Wärme erleichtert wird, die von den Quellen von sichtbarem Licht erzeugt wird. Die Öffnungen 110 nehmen die Infrarotlichtquellen auf, und die Öffnungen 112 nehmen die Sichtbarlichtquellen des Leuchtenkörpers 100 auf. Ein Befestigungspunkt 114 ist am Bodenabschnitt 126 von Gehäuse 102 befestigt und erleichtert die Montage von Leuchtenkörper 100 direkt am Flugzeugaufbau oder optional am Drehmittel eines Landescheinwerfers oder Suchscheinwerfers. Eine hintere Abdeckung 116 schützt des Innere von Leuchtenkörper 100 vor den Elementen, die mit mehreren Schrauben 118 an den Stecksockeln 120 befestigt werden.
  • Die Sichtbarlichtquelle 200 wird in 2 gezeigt. Eine Glühlampe 202, vorzugsweise Halogen, wird an einem Lampensockel 204 befestigt. Der Lampensockel 204 stellt eine geeignete Fläche für die Handhabung der Sichtbarlichtquelle 200 bereit, ohne dass die Lampe 202 verunreinigt wird. Eine oder mehrere Haltefedern 206 sind am Lampensockel 204 mit herkömmlichen Mitteln, wie zum Beispiel Nieten 208, befestigt. Die Lampenkabel 210 erleichtern den Anschluss der Stromversorgung an Lampe 202.
  • Die Vorderseite von Leuchtenkörper 100 wird in 3 gezeigt. Mit Bezug auf 1, 2 und 3 werden die Infrarotlichtquellen 302, vorzugsweise Hochleistungsinfrarotdioden, in die Öffnungen 110 vom Rückseitenabschnitt 128 des Gehäuses 102 aus und gegenüber dem Vorderseitenabschnitt 122 eingesetzt. Die Sichtbarlichtquellen 200, vorzugsweise Halogenlampen, werden in die Öffnungen 112 vom Rückseitenabschnitt 128 des Gehäuses 102 aus und gegenüber dem Vorderseitenabschnitt 122 von Gehäuse 102 eingesetzt. Da jede Sichtbarlichtquelle 200 wird durch eine Öffnung 112 von Gehäuse 102 gedrückt wird, werden die Haltefedern 206 gedehnt und schnappen dann in die Lampenhalteschlitze 130 ein, wobei sie die Sichtbarlichtquellen 200 sicher an Ort und Stelle halten. Die Aluminiumgussreflektoren 306 werden in die Hohlräume 106 eingesetzt, um die Lichtemission von den Sichtbarlichtquellen 200 zu optimieren. Die Linsen 308 werden im Vorderseitenabschnitt 122 von Gehäuse 102 installiert und abgedichtet, um das Innere von Leuchtenkörper 100 vor den Elementen zu schützen. Der Befestigungspunkt 114 ist am Bodenabschnitt 126 von Gehäuse 102 befestigt und erleichtert die Montage von Leuchtenkörper 100 direkt am Flugzeugaufbau oder optional am Schwenkmechanismus eines Landescheinwerfers oder Suchscheinwerfers.
  • Wie in 4 gezeigt, wird elektrische Energie für den Duo-Leuchtenkörper durch die Stromversorgungsleitungen 416, 418 geliefert. Elektrische Energie wird durch einen Schalter 402 reguliert, der für logische elektrische Eingangssignale für Logikschaltkreis 410 des Steuerungskreises 400 über die Logikleitungen 420, 422 sorgt. Wenn der Logikschaltkreis 410 das Vorhandensein einer elektrischen Spannung an der „sichtbaren" Logikleitung 420 feststellt, wird der elektronische Schalter 412, wie zum Beispiel ein Leistungs-Metalloxid-Halbleiterfeldeffekttransistor (MOSFET) aktiviert, was bewirkt, dass die Sichtbarlichtquellen 200 sichtbares Licht abgeben. Wenn der Logikschaltkreis 410 das Vorhandensein einer elektrischen Spannung an der „NVIS"-Logikleitung 422 feststellt, aktiviert die Antriebskontrolle 414 den Antrieb 408. Der Antrieb 408, wie zum Beispiel ein elektrischer Strombegrenzer, liefert eine kontrollierte Menge von elektrischem Strom an die Infrarotlichtquellen 302, was bewirkt, dass die Infrarotlichtquellen 302 Infrarotlicht emittieren. Der Logikschaltkreis 410 schaltet sowohl die Sichtbarlichtquellen 200 als auch die Infrarotlichtquellen 302 aus, wenn an keiner der Logikleitungen 420, 422 eine Spannung festgestellt wird. Der Logikschaltkreis 410 schaltet sowohl die Sichtbarlichtquellen 200 als auch die Infrarotlichtquellen 302 auch aus, wenn ein unzulässiger Zustand vorhanden ist, wie zum Beispiel Spannung an beiden Logikleitungen 420, 422, vorhanden ist. Der Hochspannungsschutzfilter 404 reduziert das elektrische Rauschen zwischen dem Flugzeug und dem Steuerungskreis 400. Die Stromversorgung 406, wie zum Beispiel ein Spannungsregler, bereitet die Energie aus dem Flugzeug so auf, dass ein geeigneter Spannungspegel für die Komponenten in Steuerungskreis 400 vorhanden ist.
  • Beim Betrieb wird der Duo-Leuchtenkörper an einem festen oder einziehbaren Landescheinwerfermechanismus oder einem Suchscheinwerfermechanismus montiert. Ein Steuerschalter 402, der sich im Cockpit befindet, ist normalerweise in der „Aus"-Stellung, was bewirkt, dass elektrische Energie weder an den Sichtbarlichtquellen 200 noch an den Infrarotlichtquellen 302 anliegt. Wenn der Operator den Steuerschalter 402 auf die Position "sichtbar" stellt, wird der elektronische Schalter 412 aktiviert, wodurch den Sichtbarlichtquellen 200 Energie zugeführt wird und wodurch sie ein helles sichtbares Licht aussenden. Wenn der Operator den Schalter 402 in die Position „NVIS" bringt, wird der Antrieb 408 aktiviert, wodurch die Infrarotlichtquellen 302 Infrarotlicht emittieren, um das Suchen, Erfassen von Zielen und Landen während verdeckter Operationen zu erleichtern.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung hierin unter Bezugnahme auf eine besondere Ausführungsform für eine besondere Anwendung gezeigt und beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf Anwendungen im Luftfahrtbereich beschränkt. Tatsächlich ist die vor liegende Erfindung sofort auf Hand- und stationäre Leuchtkörper sowie alle Arten von Fahrzeugverkehr, einschließlich Auto-, See- und Schienenverkehr, anwendbar.

Claims (11)

  1. Duo-Leuchtenkörper, umfassend: ein Gehäuse (102) mit Vorderseiten- (122), Rückseiten- (128), Oberseiten- (124) und Bodenabschnitten (126); einen Befestigungspunkt (114), der mit einem der Abschnitte (122, 124, 126, 128) des Gehäuses (102) verbunden ist, um den Duo-Leuchtenkörper mit Mitteln zum Positionieren des Leuchtenkörpers zu verbinden; mindestens eine Hochleistungsinfrarotdiode (302); mindestens eine Lichtquelle (200) im sichtbaren Bereich; ein Mittel (306) zum Reflektieren von Licht, das auf der Innenseite des Gehäuses (102) befestigt ist, wobei das Mittel (306) so angeordnet ist, dass Licht aus dem Vorderseitenabschnitt (122) des Gehäuses (102) reflektiert wird; mindestens eine Linse (308), die am Vorderseitenabschnitt (122) des Gehäuses (102) befestigt ist, durch welche entweder sichtbares oder infrarotes emittiertes Licht läuft, dadurch gekennzeichnet, dass: die Diode (302) für die Installation im Gehäuse (102) vom Rückseitenabschnitt (128) des Gehäuses (102) aus ausgelegt und für das Aussenden von Infrarotlicht aus dem Vorderseitenabschnitt (122) des Gehäuses (102) positioniert ist; die Lichtquelle (200) für sichtbares Licht für die Installation im Gehäuse (102) vom Rückseitenabschnitt (128) des Gehäuses (102) aus derart ausgelegt ist, dass die Lichtquelle (200) für sichtbares Licht durch die Reflektoren (306) projiziert wird und Licht aus dem Vorderseitenabschnitt (122) des Gehäuses (102) aussendet.
  2. Duo-Leuchtenkörper nach Anspruch 1, der ferner Mittel (108) zum Abführen von Wärme umfasst, die durch die Lichtquelle (200) für sichtbares Licht und die Infrarotdiode (302) erzeugt wird.
  3. Duo-Leuchtenkörper nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, der ferner Mittel (400) zur Regelung der elektrischen Leistung, die der Lichtquelle (200) für sichtbares Licht und der Infrarotdiode (302) zugeführt wird, aufweist.
  4. Duo-Leuchtenkörper nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Regelungsmittel (400) eines ist, das sich im Inneren des Gehäuses (102) und fern von den Strukturen des Gehäuses (102) befindet.
  5. Duo-Leuchtenkörper nach einem der vorherigen Ansprüche, der ferner eine abnehmbare Abdeckung (116) aufweist, die am Rückseitenabschnitt (128) des Leuchtenkörpers befestigt ist.
  6. Duo-Leuchtenkörper nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Lichtquelle (200) für sichtbares Licht ferner Mittel (204) zur Handhabung und Installation der Lichtquelle (200) für sichtbares Licht aufweist, ohne die Lichtquelle (200) für sichtbares Licht zu verunreinigen oder die Mittel (306) zum Reflektieren von Licht zu verunreinigen.
  7. Duo-Leuchtenkörper nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Gehäuse mindestens eine Haltevorrichtung zum Eingriff in ein Halteelement der Lichtquelle für sichtbares Licht aufweist, da die Lichtquelle für sichtbares Licht durch eine Öffnung im Gehäuse vom Rückseitenabschnitt des Gehäuses aus installiert wird.
  8. Prozess zur Bereitstellung eines Duo-Leuchtenkörpers, wobei der Prozess umfasst: Bereitstellung eines Gehäuses (102) mit Vorderseiten- (122), Rückseiten- (128), Oberseiten- (124) und Bodenabschnitten (126); Bereitstellung des Gehäuses (102) mit einer Befestigungsstelle (114), die mit einem der Abschnitte (122, 124, 126, 128) des Gehäuses (102) verbunden ist, um den Duo-Leuchtenkörper mit Mitteln zum Positionieren des Leuchtenkörpers zu verbinden; Bereitstellung von mindestens einer Hochleistungsinfrarotdiode (302); Bereitstellung von mindestens einer Lichtquelle (200) für sichtbares Licht; Anordnen von Mitteln (306) im Gehäuse (102) zum Reflektieren von Licht, wobei die Mittel (306) derart angeordnet sind, dass sie Licht vom Vorderseitenabschnitt (122) des Gehäuses (102) reflektieren; Anordnen von mindestens einer Linse (308) am Vorderseitenabschnitt (122) des Gehäuses (102), durch welche sichtbares oder infrarotes emittiertes Licht läuft, gekennzeichnet durch Installieren der Diode (302) im Gehäuse (102) vom Rückseitenabschnitt (128) des Gehäuses (102) aus und Positionieren derart, dass sie Infrarotlicht aus dem Vorderseitenabschnitt (122) des Gehäuses (102) emittiert; Installieren der Lichtquelle (200) für sichtbares Licht im Gehäuse (102) vom Rückseitenabschnitt (128) des Gehäuses (102) aus derart, dass die Lichtquelle (200) für sichtbares Licht durch die Reflektoren (306) projiziert wird und Licht aus dem Vorderseitenabschnitt (122) des Gehäuses emittiert.
  9. Prozess zum Bereitstellen eines Duo-Leuchtenkörpers nach Anspruch 8, wobei der Prozess ferner umfasst: Bereitstellen von Mitteln (108) zum Abführen von Wärme, die von der Lichtquelle (200) für sichtbares Licht und der Infrarotdiode (302) erzeugt wird; und Bereitstellen von Mitteln (400) zur Regelung der elektrischen Energie, die der Lichtquelle (200) für sichtbares Licht und der Infrarotdiode (302) zugeführt wird.
  10. Prozess zum Bereitstellen eines Duo-Leuchtenkörpers nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, wobei die Lichtquelle (200) für sichtbares Licht Mittel (204) zum Handhaben und Installieren der Lichtquelle (200) für sichtbares Licht aufweist, ohne die Lichtquelle (200) für sichtbares Licht zu verunreinigen oder ohne die Mittel (306) zum Reflektieren von Licht zu verunreinigen; wobei das Regelungsmittel (400) eins der innerhalb des Gehäuses (102) und fern von den Strukturen des Gehäuses (102) angeordneten Mittel ist; und ferner umfassend: Anordnen einer abnehmbaren Abdeckung (116) am Rückseitenabschnitt des Gehäuses (102).
  11. Prozess zum Bereitstellen eines Duo-Leuchtenkörpers nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der Schritt des Bereitstellens von mindestens einer Lichtquelle für sichtbares Licht ein Halteelement der Lichtquelle für sichtbares Licht umfasst, das sich im Eingriff mit einer Haltevorrichtung des Gehäuses befindet.
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