CN103017082B - 一种棱镜、跑道中线灯及机场助航系统 - Google Patents
一种棱镜、跑道中线灯及机场助航系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明适用于光学技术领域，提供了一种棱镜、跑道中线灯及机场助航系统，所述棱镜具有入光面和出光面，所述入光面设有多个锯齿，所述入光面的基准面与出光面的夹角α为30～45°。本发明将棱镜的入光面设计成锯齿状，并使入光面的基准面与出光面的夹角为30～45°，光源发出的光经各锯齿的斜面微调后进入棱镜，再经由棱镜的出光面粗调，从而使较低功率光源发出的光经本棱镜调整后，即可达到跑道中线灯的配光要求，并可降低跑道中线灯高出地面的高度，尤可应用于高标准的机场助航系统。
Description
技术领域
本发明属于光学技术领域，尤其涉及一种棱镜、跑道中线灯及机场助航系统。
背景技术
跑道中线灯系沿跑道中心线等距镶嵌于跑道表面，为航空器在夜间或低能见度情况下起飞、着陆提供目视引导的灯。但相同功率光源发出的光经现有棱镜调整后，配光难以达到航空器在夜间或低能见度情况下起飞、着陆要求。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种棱镜，旨在解决相同功率的光源发出的光经现有棱镜调整后，配光难以达到航空器在夜间或低能见度情况下起飞、着陆要求的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种棱镜，具有入光面和出光面，所述入光面设有多个锯齿，所述入光面的基准面与出光面的夹角α为30～45°。
本发明实施例的另一目的在于提供一种跑道中线灯，所述跑道中线灯包括光源和用以调整所述光源发出光的出射角度的棱镜，所述棱镜为上述棱镜。
本发明实施例的另一目的在于提供一种机场助航系统，所述机场助航系统采用上述跑道中线灯。
本发明实施例将棱镜的入光面设计成锯齿状，并使入光面的基准面与出光面的夹角为30～45°，光源发出的光经各锯齿的斜面微调后进入棱镜，再经由棱镜的出光面粗调，从而使较低功率光源发出的光经本棱镜调整后，即可达到跑道中线灯的配光要求，并可降低跑道中线灯高出地面的高度，尤可应用于高标准的机场助航系统。
附图说明
图1是本发明实施例提供的跑道中线灯的立体图；
图2是本发明实施例提供的跑道中线灯的剖面图；
图3是本发明实施例提供的棱镜的立体图；
图4是本发明实施例提供的棱镜的横截面图；
图5是跑道中线灯的装配简图；
图6是跑道中线灯的光路图；
图7是现有技术提供的跑道中线灯的光强分布图；
图8是本发明实施例提供的跑道中线灯的光强分布图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例将棱镜的入光面设计成锯齿状，并使入光面的基准面与出光面的夹角为30～45°，光源发出的光经各锯齿的斜面微调后进入棱镜，再经由棱镜的出光面粗调，从而使较低功率光源发出的光经本棱镜调整后，即可达到跑道中线灯的配光要求，并可降低跑道中线灯高出地面的高度，尤可应用于高标准的机场助航系统。
下面以48W跑道中线灯为例对本发明的实现进行详细描述。
如图1～6所示，本发明实施例提供的跑道中线灯包括光源1和用以调整该光源1发出光的出射角度的棱镜2。其中棱镜2具有入光面21和出光面22，该入光面21设有多个锯齿23，该入光面的基准面24与出光面22的夹角α为30～45°。这样光源1发出的光经各锯齿的斜面25微调后进入棱镜2，再经由棱镜的出光面22粗调，从而使较低功率光源发出的光经本棱镜2调整后，即可达到跑道中线灯的配光要求，并可降低跑道中线灯高出地面的高度，尤可应用于高标准的机场助航系统。
通常，将各锯齿23的齿深设为0.3～1mm。各锯齿的斜面25与入光面基准面24的夹角β为1～20°，各夹角β的大小与锯齿尖至出光面22的距离成正比。该深度和角度范围内的锯齿均利于调整入射光进入棱镜后的角度。
本发明实施例中十个锯齿23设于前述入光面21，且各锯齿23的齿深相等；其中第一锯齿的斜面与基准面的夹角β1为1.5～2°，第二锯齿的斜面与基准面的夹角β2为3～4°，第三锯齿的斜面与基准面的夹角β3为6～8°，第四锯齿的斜面与基准面的夹角β4为9～10°，第五锯齿的斜面与基准面的夹角β5为11～13°，第六锯齿的斜面与基准面的夹角β6为13～15°，第七锯齿的斜面与基准面的夹角β7为15.5～16.2°，第八锯齿的斜面与基准面的夹角β8为16.2～17°，第九锯齿的斜面与基准面的夹角β9为17～18.5°，第十锯齿的斜面与基准面的夹角β10为18.5～19.5°；该第一锯齿的斜面25与出光面22的夹角δ为30～40°。相同功率光源发出的光经本棱镜2透射，所需光强分布范围较广。另外，本棱镜2的折光角度优选为50～60°。
此外，与锯齿的斜面25相连的表面为加工面26，该加工面26与基准面24间的夹角γ为5～10°，此加工面将有助于棱镜1成型加工，且不影响锯齿斜面25对入射光的微调。
前述光源1优选为自带聚光反射器11的卤钨灯，棱镜2的中轴线与卤钨灯的光轴平行，其位于卤钨灯的光轴下方1～1.5mm；且棱镜的入光面21距卤钨灯的出光口128～12mm。本跑道中线灯安装于跑道后，卤钨灯的光轴与地面3的夹角ε为25～30°，跑道中线灯的顶面4高出地面3的高度≤6.35mm。
本发明实施例选取两组跑道中线灯进行模拟测试，第一组为带有现有棱镜的跑道中线灯，第二组为带有本发明实施例所提供棱镜2的跑道中线灯。本棱镜2为采用钢化的HK51玻璃棱镜，各锯齿23的齿深均为0.5mm；其中第一锯齿的斜面25与基准面24的夹角β1为1.8°，第二锯齿的斜面与基准面的夹角β2为3.5°，第三锯齿的斜面与基准面的夹角β3为7°，第四锯齿的斜面与基准面的夹角β4为9.5°，第五锯齿的斜面与基准面的夹角β5为12°，第六锯齿的斜面与基准面的夹角β6为14°，第七锯齿的斜面与基准面的夹角β7为16°，第八锯齿的斜面与基准面的夹角β8为16.5°，第九锯齿的斜面与基准面的夹角β9为18°，第十锯齿的斜面与基准面的夹角β10为19°；该第一锯齿的斜面25与出光面22的夹角δ为36°。
此时选用48W的卤钨灯作为光源，棱镜2的中轴线与卤钨灯的光轴平行，其位于卤钨灯的光轴下方1.5mm；且棱镜的入光面21距卤钨灯的出光口1210mm。本跑道中线灯安装于跑道后，卤钨灯的光轴与地面的夹角ε为29°，跑道中线灯的顶面高出地面的高度为6.35mm，符合三级标准。
经测试，第二组跑道中线灯的配光完全符合国际民用航空工业(ICAO)的要求，其配光角度：H：±5°，V：0～9°(白，红)；光强要求：平均光强≥5000cd(白光)，≥750cd(双向：白/红)，如图8所示。而第一组跑道中线灯的配光角度及平均强度均未达到要求，如图7所示。
本发明实施例将棱镜的入光面设计成锯齿状，并使入光面的基准面与出光面的夹角为30～45°，光源发出的光经各锯齿的斜面微调后进入棱镜，再经由棱镜的出光面粗调，从而使较低功率光源发出的光经本棱镜调整后，即可达到跑道中线灯的配光要求，并可降低跑道中线灯高出地面的高度，尤可应用于高标准的机场助航系统。同时，将各锯齿的齿深设为0.3～1mm，各锯齿的斜面与入光面基准面的夹角β为1～20°，各夹角β的大小与锯齿尖至出光面的距离成正比，此深度和角度范围内的锯齿均利于调整入射光进入棱镜后的角度。此外，与锯齿的斜面相连的表面为加工面，该加工面与基准面间的夹角为5～10°，此加工面将有助于棱镜成型加工，且不影响锯齿斜面对入射光的微调。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种棱镜，具有入光面和出光面，其特征在于，所述入光面设有多个锯齿，所述入光面的基准面与出光面的夹角α为30～45°；各锯齿的斜面与所述基准面的夹角β为1～20°，各夹角β的大小与锯齿尖至出光面的距离成正比。
2.如权利要求1所述的棱镜，其特征在于，各锯齿的齿深为0.3～1mm。
3.如权利要求1所述的棱镜，其特征在于，十个锯齿设于所述入光面，且各锯齿的齿深相等；其中第一锯齿的斜面与基准面的夹角为1.5～2°，第二锯齿的斜面与基准面的夹角为3～4°，第三锯齿的斜面与基准面的夹角为6～8°，第四锯齿的斜面与基准面的夹角为9～10°，第五锯齿的斜面与基准面的夹角为11～13°，第六锯齿的斜面与基准面的夹角为13～15°，第七锯齿的斜面与基准面的夹角为15.5～16.2°，第八锯齿的斜面与基准面的夹角为16.2～17°，第九锯齿的斜面与基准面的夹角为17～18.5°，第十锯齿的斜面与基准面的夹角为18.5～19.5°；所述第一锯齿的斜面与出光面的夹角δ为30～40°。
4.如权利要求3所述的棱镜，其特征在于，所述棱镜为采用钢化的HK51玻璃棱镜，各锯齿的齿深均为0.5mm；其中第一锯齿的斜面与基准面的夹角为1.8°，第二锯齿的斜面与基准面的夹角为3.5°，第三锯齿的斜面与基准面的夹角为7°，第四锯齿的斜面与基准面的夹角为9.5°，第五锯齿的斜面与基准面的夹角为12°，第六锯齿的斜面与基准面的夹角为14°，第七锯齿的斜面与基准面的夹角为16°，第八锯齿的斜面与基准面的夹角为16.5°，第九锯齿的斜面与基准面的夹角为18°，第十锯齿的斜面与基准面的夹角为19°；所述第一锯齿的斜面与出光面的夹角δ为36°。
5.如权利要求1-4任一项所述的棱镜，其特征在于，所述棱镜的折光角度为50～60°。
6.一种跑道中线灯，包括光源和用以调整所述光源发出光的出射角度的棱镜，其特征在于，所述棱镜为权利要求1-5任一项所述的棱镜。
7.如权利要求6所述的跑道中线灯，其特征在于，所述光源为自带聚光反射器的卤钨灯，所述棱镜的中轴线与所述卤钨灯的光轴平行，其位于所述卤钨灯的光轴下方1～1.5mm；所述棱镜的入光面距所述卤钨灯的出光口8～12mm。
8.如权利要求7所述的跑道中线灯，其特征在于，所述跑道中线灯安装于跑道后，所述卤钨灯的光轴与地面的夹角ε为25～30°，所述跑道中线灯的顶面高出地面的高度≤6.35mm。
9.一种机场助航系统，其特征在于，所述机场助航系统采用如权利要求6-8任一项所述的跑道中线灯。
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