专利名称：机场跑道探照灯用配合氙灯的反光镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学反光镜，属于G02b17/00类以及所用的光源，一种机场跑道探照灯用配合氙灯的反光镜。现有的这类产品是以碳精电弧灯作为光源，与标准抛物面反光镜组合成聚光照明系统，其工作原理见附
图1。位于抛物面反光镜1焦点F的碳精电弧灯经反射后的出射光束扩散角为2.5～3°，以保证在跑道上有一定的光束厚度。然后，通过柱面镜3将光束水平方向拉开(向左17°，向右30°)，使跑道在整宽范围内得到良好的照明。这是飞机着陆时所必需的照明条件。但是，该系统的最大缺陷是由于采用了发光区较大的碳精电弧灯，促使反光镜的焦距f和口径相应地增大，而反光镜的有效包容角却很小。这就造成了整机结构庞大，而光利用率很低。由于碳精灯在工作时还伴随发出有害烟雾，不仅污染镜头而且对操作人员身体健康十分有害。
本发明的目的是提供一种光利用率高、设备尺寸小的机场跑道探照灯用配合氙灯的反光镜。
这种机场跑道探照灯用配合氙灯的反光镜，由光源和抛物面反光镜构成聚光照明系统，其特征是a、光源采用氙灯，反光镜为多参数抛物面的曲面反光镜，将氙灯光源置于曲面反光镜的焦点上，其出射光束扩散角为0.1°～5°的范围；b、该曲面反射镜的曲面是以焦点为支点，将抛物线转动一个△角，出现一个新曲线，这一新曲线对光轴所形成的徊转曲面便构成了多参数抛物面；c、探照灯的曲面反光镜以如下参数限定多参数抛物面△＝0.1°～5°焦距f＝40～200mmd、氙灯的光源功率为500～15000w。
小型飞机，特别是军用飞机，本身不带照明装置。飞机着陆时，照射跑道的探照灯光束必须有2.5°～3°的扩散角才能将整个机身高度置于光束中。为满足这一照明要求，又尽量使装置小而灵活，该系统采用了现代最杰出的光源--超高压直流短弧氙灯。其优点是发光效率高、点源性质强、色温(5600°k)接近太阳光谱以及使用操作方便。由于氙灯发光区极小，如以常用的抛物面反光镜与其组合，其出射光束扩散角最多只能达到2°左右，无法满足该用途的要求。本发明的反光镜出射光束扩散角用于飞机着陆时可达0.1°～5°，光源功率却用原有的2/3，但出射光束强度却增加30％以上，节能效果显著，并提高照明光强度，而且由于反光镜口径减小了一半，使整个照明系统结构缩小一倍，增强了使用的机动功能。由于氙灯的色温与太阳光谱非常接近，利用这种多曲面反光镜的探照灯可使飞机跑道在夜航时与白昼太阳的照射有相同的视觉效果，从面提高了夜航飞机的降落条件。
本发明设计出多参数抛物面反光镜获得了理想的出射光束扩散角。下面结合附图来说明附图1是现有技术的聚光照明系统图；附图2是本发明反光镜多参数抛物面的形成示意图；附图3是离焦时的光源辐射示意图；一、多参数抛物面的设计1、多参数抛物面的形成多参数抛物面是由标准抛物面加入一个参量△角演化来的。参照图2，曲线 是以op为极轴的抛物线。F为其焦点。现以F为支点，将 沿逆时针方向转△角。则曲线由 转到 ，极轴由op转到 ，以op为对称轴， 的徊转曲面就称为多参数抛物面。从而得出，当光源位于F时，反射光束的扩散角比标准抛物面时增加△角。
2、曲面的极坐标方程R=2f1-cos(ψ-Δ)---[1]]]>式中；R-向径，ψ-极角3、曲面的参数方程 其中XY为曲面在直角坐标系中的坐标二、多参数抛物面的光学设计多参数抛物面反光镜的光学设计程序(1)是首先确定标准抛物面的焦距f。这是在假设一系列f值时对光束扩散角α及β的计算。其中α角是指光束在光轴上方夹角(逆时针方向)，β表示光束在光轴下方的夹角(顺时针方向)，当满足关系式u＝α＋Δ＝3/2°，且Δ≈1/2β时的焦距f和Δ就确定了曲面的基本结构参数，能满足光束扩散角2u≥3°的要求。同时，能使照明光束中心具有足够的辐射强度。
光束扩散角α及β的计算公式由下面给出，参照图3。
1、当光源位于焦点(Δf＝0)时，则有α=β=sin-1[rf+x]---[3]]]>此时，上下扩散角对称于光轴。
2、当光源向顶点离焦时， 3、当光源向远离顶点离焦时 其中γ为光源发光区半径，xy为光束在反光镜入射点的坐标。一般情况下，Δf为光源的离焦量。当y＝1/2d时具有最大的α角。d是反光镜中心孔直径。
当获得合适的f和Δ后，曲面便被完全确定，至于反光镜的其它参数，例如包容角、口径、深度等，可按常规设计进行。
三、通过一个实例1来解释上述[3]、[4]、[5]式；当光源采用7000w超高压直流短弧氙灯时，则γ＝1mm，氙灯泡壳直径为∮75mm，要求f≥75/2＋15mm＝52.5mm(泡壳与反光镜至少应有15mm的距离)。当要求光束扩散角2u≥3°时，按上述[3]、[4]、[5]公式进行的一系列运算，结果取f＝58m，当Δf＝0.5mm时，α＝1.16°，β＝-0.63°，取Δ＝0.34°时，2u＝3°。反光镜的外径∮480mm，包容角ω＝120°。
该发明的飞机着陆探照灯照明系统与现有产品CT-90型着陆探照灯相比，光源功率由原来11700w降至7000w时，而出射光束强度却增加30％以上。反光镜口径减小一半。
例2；该光学系统还可以扩大应用范围，比如用于夜间外景照明或场地照明等，可根据需要选择氙灯功率为w＝500～15000；与其对应的氙灯泡壳直径∮＝30～150mm，因此，反光镜的焦距范围是Δ＝0.1°～5°。按本发明提供的光学系统设计方法，同样可以获得良好的照明效果。
权利要求
1.一种机场跑道探照灯用配合氙灯的反光镜，由光源和抛物面反光镜构成聚光照明系统，其特征是a、光源采用氙灯，反光镜为多参数抛物面的曲面反光镜，将氙灯光源置于曲面反光镜的焦点上，其出射光束扩散角为0.1°～5°的范围；b、该曲面反射镜的曲面是以焦点为支点，将跑4物线转动一个△角，出现一个新曲线，这一新曲线对光轴所形成的徊转曲面便构成了多参数抛物面；c、探照灯的曲面反光镜以如下参数限定多参数抛物面△＝0.1°～5°焦距f＝40～200mmd、氙灯的光源功率为500～15000w。
全文摘要
一种机场跑道探照灯用配合氙灯的反光镜，采用超高压直流短弧氙灯作光源，与多参数抛物面反光镜组合，获得了预定的出射光束0.1°～5°的扩散角。该探照灯的曲面反光镜以如下参数来限定多参数抛物面Δ＝0.1°～5°，焦距f＝40～200mm。这种新设计方法产生的光学系统具有较高的光利用率、节能效果显著、缩小了整机的外形尺寸和具有与太阳光谱接近的色温，从而改善了设备使用的机动性能和夜航飞机的降落条件。
文档编号G02B17/00GK1114726SQ9411036
公开日1996年1月10日 申请日期1994年7月5日 优先权日1994年7月5日
发明者赵朝宜 申请人:机械工业部沈阳仪器仪表工艺研究所