本发明涉及飞行器、诸如飞机和直升机包括在地面上和/或接近地面操作的众多外部灯，例如滑行灯、落地灯和信标灯。
背景技术：
存在这些灯在诸如潮湿跑道和/或滑行道等潮湿表面上产生眩光的一些风险，即使灯向下瞄准，即，低于水平面。眩光被认为是损失对暴露个体的速度和距离的感知的主要促成因素。因此，存在眩光在坏天气时导致地面事故的一些风险。潮湿表面上的反射进一步减少实际撞击表面和地面标记物的光的量，这使更加难以看到那些标记物。
因此，将有益的是减少这些反射并增加对飞行器飞行员和地勤人员的成员可见的光的量。
技术实现要素：
本发明的示例性实施方案包括地面照明飞行器灯单元，其包括：安装部分，所述安装部分被构造用于将所述灯单元安装到飞行器；透明罩盖，所述透明罩盖安装到所述安装部分，并且结合所述安装部分限定所述灯单元的内部空间；以及至少一个光源，所述至少一个光源布置在所述灯单元的所述内部空间内，并且被构造用于发射光以用于照明所述飞行器附近的飞机场。所述灯单元被构造来在预定义空间扇区中发射主要p偏振的光，并且在所述预定义空间扇区之外的区域中发射非偏振光。在此上下文中，“主要地”应理解为使得在预定义空间扇区中发射的光的至少75％、优选地超过90％是p偏振的。
在预定义空间扇区中发射主要p偏振的光减少在潮湿条件下所述空间扇区内的光的不希望的干扰反射，具体地镜面反射。这个效果的原因在于：p偏振光穿过水并在位于水下面的结构处、诸如在跑道处以所需方式漫反射，而不是以不希望的方式由水反射，具体地镜面反射。因此，由潮湿条件下的反射光引起的朝向飞行员和/或地勤人员的眼睛的不希望的眩光被最小化或甚至被完全避免。
通过仅使在所述预定义空间扇区中发射的所述光偏振并向所述预定义空间扇区之外的所述区域中发射非偏振光，由通过阻挡光的s偏振部分来使所述光偏振引起的减小光强度的效果被最小化。结果，需要更少努力来补偿所述强度损失。因此，本发明的示例性实施方案提供功率、空间和成本有效的地面照明飞行器灯单元，所述地面照明飞行器灯单元提供必需/所需光强度，但减小由在潮湿条件下在地面上反射的光、具体地镜面反射的光引起的眩光的效果。
本发明的示例性实施方案还包括飞行器，诸如飞机和直升机，所述飞行器包括至少一个根据本发明的示例性实施方案的地面照明飞行器灯单元。
根据一个实施方案，所述预定义空间扇区的中心位于平行于所述飞行器的纵轴线取向的轴线上。根据另一个实施方案，所述预定义空间扇区的中心位于所述飞行器的所述纵轴线上。由于与所述飞行器的所述纵轴线平行或重合的取向与所述飞行员的主观察方向对应，所以在其中发射仅p偏振光的所述预定义空间扇区的这种取向使得有效地减少由飞行员体验到并且由观察进场飞行器的地面人员体验到的眩光。
根据另一个实施方案，所述预定义空间扇区在水平面内具有在30°至40°范围内的张角，具体地在34°至36°范围内的张角。具有在这个范围内的张角的预定义空间扇区在减少眩光与维持光锥的周边中的足够光强度之间产生良好折衷。
根据另一个实施方案，所述地面照明飞行器灯单元还包括光学系统，具体地包括被构造用于聚焦所发射光的至少一个透镜和/或至少一个反射器的光学系统。所述光学系统具体地可被构造来聚焦在所述预定义空间扇区中发射的所述光。聚焦所发射光允许在不增大所述光源的强度的情况下增大具体地在所述预定义空间扇区中的所述光的强度。聚焦所发射光具体地允许高效地使用由所述至少一个光源生成的所述光。
根据另一个实施方案，所述至少一个光源包括至少一个led。所述至少一个光源具体地可以是led。led提供具有长寿命的成本和能量有效的光源。
根据另一个实施方案，所述灯单元包括多个光源。在这种型中，向所述预定义空间扇区中发射光的所述光源的密度和/或强度可比向所述预定义空间扇区之外发射光的所述光源的密度和/或强度更高。相较于发射作为未被偏振的光离开所述灯单元的光的光源，提供发射作为偏振光离开所述灯单元的光的更多和/或强度更大的光源，允许补偿由使光偏振引起的强度损失。这进一步允许提供具有几乎均匀强度的光锥，所述光锥包括至少一个偏振光区域和至少一个非偏振光区域。
根据另一个实施方案，提供用于补偿由偏振引起的强度损失的至少一个另外的和/或强度更大的光源可被构造来主要在预定义空间扇区中发射其光。这使得非常有效地补偿由使所发射光的一部分偏振引起的强度损失。
根据另一个实施方案，所述灯单元被构造来发射强度、具体地峰值强度为至少100cd的光。为了提供足以用于充分照明所述飞行器附近的地面的光，所述灯单元具体地可被构造来发射强度为400cd至1000cd的光。
根据另一个实施方案，所述地面照明飞行器灯单元还包括至少一个偏振滤光镜，所述至少一个偏振滤光镜被构造来阻挡s偏振光并且基本上允许仅p偏振光通过。
所述滤光镜具体地可被构造成使得通过所述滤光镜的光的超过90％、具体地超过95％、并且更具体地超过98％是p偏振的。所述至少一个偏振滤光镜具体地可被构造来(仅)使在所述预定义空间扇区中发射的所述光偏振。偏振滤光镜提供用于提供p偏振光的方便、有效且便宜的装置。
根据另一个实施方案，所述灯单元被构造成使得没有光被发射到上半球中，具体地被发射到位于距所述地面的一定距离上方的区域中，所述灯单元在所述距离处安装到所述飞行器。这种构型避免从所述灯单元发射的光直接撞击飞行员的眼睛，具体地另一架飞行器的飞行员的眼睛。
根据另一个实施方案，所述灯单元是信标灯单元、落地灯单元、警告灯单元(具体地机腹警告灯单元)、跑道滑出口标志灯单元、起飞灯单元和滑行灯单元中的至少一个。所述灯单元还可以是多功能灯单元，所述多功能灯单元提供落地灯单元、跑道滑出口标志灯单元、起飞灯单元和滑行灯单元的功能中的至少两个。所有这些种类的灯单元在飞行器下方/前方向地面发射光，并且因此可由从地面反射的光引起眩光。可通过根据本发明的示例性实施方案构造所述灯单元来减少、最小化或甚至防止这个眩光。
如本文所理解的，信标灯是提供用于避免机场上和/或在进场/起飞期间碰撞以及用于就运行的发动机警报地面人员的红色闪光灯。信标灯可设置在飞行器机身的顶部和底部上。还可能将信标灯功能移动到其他位置，诸如飞行器的尾部的翼尖。为了在此类情境下仍然警报地面人员，可使用红色闪光警告灯。例如，红色闪光警告灯可设置在飞行器机身的底部上，这种警告灯也称为机腹警告灯。所述机腹警告灯在构型上可类似于机腹安装的信标灯，但可具有更低的光强度，因为它仅照明所述飞行器的直接地面环境。落地灯、起飞灯、滑行灯和跑道滑出口标志灯一般是提供用于连续照明的白色灯。这些灯总体上向前定向，其中所述跑道滑出口标志灯在某种程度上与侧部成角度。
根据另一个实施方案，所述灯单元的所述安装部分被构造用于将所述灯单元安装到所述飞行器的所述机身、所述机翼和/或起落架、具体地前起落架。这允许在最适合所述灯单元的相应功能的位置处将所述灯单元安装到所述飞行器。
附图说明
以下参照附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述，在所述附图中：
图1示出包括根据本发明的示例性实施方案的地面照明飞机器灯单元的飞机的俯视图。
图2示出图1中所示的飞机的示意性侧视图。
图3示出根据本发明的示例性实施方案的地面照明飞行器灯单元的剖面图。
图4示出图3中所示的地面照明飞行器灯单元的示意性透视图。
图5示出根据本发明的另一个示例性实施方案的地面照明飞行器灯单元的示意性透视图。
具体实施方式
图1示出飞行器2、具体地飞机2的示意性俯视图，并且图2示出其示意性侧视图，飞行器2包括机身5和两个机翼7。飞机2装备有根据本发明的示例性实施方案的地面照明飞行器灯单元4。在图1和2中所示的示例性实施方案中，地面照明飞行器灯单元4具体地被构造为附接到飞行器2的前起落架6的落地灯单元4。
当操作(接通)时，灯单元4向飞行器2前方的区域中发射光锥8。在图1和2中所示的实施方案中，当投射在水平面h上时，所述光锥8的轴线a与飞行器2的纵轴线l重合。技术人员将理解，当灯单元4安装在距飞行器2的纵轴线l一定距离处时和/或如果灯单元4被定向在另一个方向上或根本未被定向，情况就不一定是这样。例如，跑道滑出口标志灯单元可朝向一侧成角度。在另一个实例中，信标灯单元或警告灯单元可具有均匀或基本上均匀的360°光强度分布。总体上，由灯单元4发射的光锥8的轴线a可平行于或不平行于飞行器2的纵轴线l取向。
为了避免由从灯单元4发射的光引起的直接眩光，光锥8向下取向(见图2)，使得灯单元4几乎不向上半球中发射光。灯单元4具体地几乎不向水平面h上方的区域中发射光，所述水平面h位于距地面g一定竖直距离处。“几乎没有光”应理解为使得最多所具有的强度为由灯单元4发射的光的峰值强度的3％的光被发射到上半球中。水平面h具体地可位于灯单元4在地面g上方的高度h处，使得灯单元4不向高于其自身高度h的区域中发射任何光。
不存在在接近飞行器2的区域b1中从地面g反射的光促成眩光的风险，因为这个区域b1低于飞行员的视线12。因此，在所述区域b1中从地面g反射的光对飞行员不可见。
然而，从灯单元4发射并在区域b2中从地面g(具体地从潮湿地面)反射的光可能撞击飞行员的眼睛，从而引起眩光，所述区域b2与区域b1相比距飞行器2更远。
为了避免此类不希望的眩光，使从灯单元4发射的在预定义空间扇区中的光p偏振，从而生成内p偏振光锥10。潮湿地面g上的水仅反射s偏振光，但不反射p偏振光。所以，仅发射p偏振光防止此光以不希望的方式从地面g上的水反射。因此，不存在由从灯单元4发射并以不希望的方式从地面g上的水镜面反射的光引起的眩光。p偏振光由地面上的水下方的地表漫反射，因此仍然产生对地表的所需照明。
由灯单元4发射的光由至少一个光源40(诸如led等)生成，所述至少一个光源40在图1和2中未示出。由至少一个光源40生成的光的至少一部分由适当偏振装置38(诸如偏振滤光镜)偏振，所述偏振装置38在图1和2中未示出。使非偏振光偏振总体上降低光的强度。因此，为了发射预定义强度的偏振光，至少一个光源40需要生成更高强度的非偏振光，以便补偿由使光偏振引起的强度损失。
为了使由使光偏振引起的损失最小化，仅使在光锥8的中央部分中发射的光偏振。如图1中示意性地描绘，由灯单元4发射的光锥8在水平面h中具有张角α，但仅在对应于预定义空间扇区的内p偏振光锥10中发射的光被偏振，所述预定义空间扇区在水平面h中具有小于α的张角β。
来自光锥8周边的光，即来自光锥8的不属于内p偏振光锥10的部分的光，通常不直接反射到飞行员的眼睛，并且因此并不显著地促成眩光。
因此，仅使内p偏振光锥10、即光锥8的中央部分中的光偏振在不减少对不促成眩光的周边的照明的情况下减少飞行员所体验到的眩光。
当投射到水平面h上时，内p偏振光锥10具体地可具有在30°至40°范围内的张角β，具体地在34°至36°范围内的张角β，更具体地35°的张角β。具有在这个范围内的张角β的这种内光锥10在减少眩光与具体地在光锥8的周边中提供足够照明强度之间提供良好折衷。
为了补偿在内p偏振光锥10中发射的偏振光的强度的减小，相较于被构造来发射仅非偏振光的灯单元，灯单元4可包括另外的和/或强度更大的光源40。为了达到良好效率，所述另外的/强度更大的光源40具体地可被构造来仅在内p偏振光锥10中发射它们的光。
以下参考图3至5更详细地论述根据本发明的示例性实施方案的地面照明飞行器灯单元4。
图3示出根据本发明的示例性实施方案的地面照明飞行器灯单元4的剖面图，并且图4示出其透视图。图3和4中所示的示例性灯单元4可安装到飞行器2的机身5的顶部(机顶)或底部(机腹)。因此，灯单元4可用作例如安装到机身5的顶部的信标灯。灯单元4同样可用作安装到机身5的底部的信标灯。出于这个目的，灯单元4仅可上下翻转。
图3和4中所示的灯单元4包括中央支撑板22，所述中央支撑板22支撑灯单元4的另外元件。在图3和4中所示的示例性实施方案中，支撑板22围绕中央旋转轴线26呈圆形。在支撑板22的一侧(它是支撑板22在灯单元4的所描绘取向上的底侧)上，提供有多个光源40、具体地led。所述多个光源40按围绕中央旋转轴线26呈圆形的构型布置。光源40邻近彼此布置。在图3的剖面图中，示出两个光源40。
旋转对称的椭圆反射器36安装到支撑板22的与光源40相同的侧上。椭圆反射器36具有环状结构，所述环状结构的内侧朝向光源40的内侧附接到支撑板22并在多个光源40下面朝向外侧延伸。术语内侧和外侧与旋转轴线26相关。椭圆反射器36围绕旋转轴线26旋转对称。之所以将椭圆反射器36称为椭圆反射器，是因为它在图3的截面平面中并且在包括旋转轴线26的所有其他竖直截面平面中具有椭圆形状。
透镜结构在支撑板22的另一侧上安装到支撑板22。这个透镜结构是包括安装臂24、第一透镜27和第二透镜28的单件整合结构。第一透镜27进而包括非球面准直透镜部分29和自由形式透镜部分14。安装臂24过渡到自由形式透镜部分14，所述自由形式透镜部分14进而过渡到非球面准直透镜部分29，所述非球面准直透镜部分29进而过渡到第二透镜28。在图3的绘制平面中，安装臂24从支撑板22朝向顶部延伸，之后朝向外侧转弯，如从旋转轴线26所见。然后，自由形式透镜部分14、非球面准直透镜部分29和第二透镜28从安装臂24朝向图3的绘制平面中的底部延伸。由安装臂24、第一透镜27和第二透镜28构成的透镜结构也相对于旋转轴线26旋转对称。
构成安装部分42的安装板覆盖第二透镜28中的中央圆形开口31，所述安装部分42被构造用于将灯单元4安装到飞行器2。为了允许无阻挡地观察到灯单元4，图4中未示出安装部分42。
安装臂24、第一透镜27、第二透镜28和安装板42限定灯单元4的内部空间33，所述内部空间33容纳支撑光源40和反射器36的支撑板22。安装臂24、第一透镜27、第二透镜28、安装板42和支撑板围绕光源40和反射器36形成外壳，并且因此保护光源40和反射器36免于来自环境的负面影响、诸如灰尘、水和/或水分，并且还免于机械损坏。透镜结构和安装臂24可联合地被称为透明罩盖，所述透明罩盖限定灯单元4的内部空间33并且具有用于发射光的足够的透明部分。也可以将透镜结构、安装臂24、支撑板22和以下描述的散热器结构20称为透明罩盖。尽管那些部件不全是透明的，但所述结构具有用于发射光的足够的透明部分。还可能的是：提供图3和4中未示出的另外的透明罩盖并将其布置在图3和4中所示的部件上方，以便提供另外的保护。
将第一透镜27与第二透镜28分离的平面与穿过支撑板22的多个光源40所附接到的表面的平面重合。换句话说，当水平延伸时，安装板22的底表面表示第一透镜27与第二透镜28之间的边界。在图3的剖面图中，第二透镜28的内表面和第一透镜27的非球面准直透镜部分29的内表面是竖直直线。在三维中，第二透镜28的内表面和第一透镜27的非球面准直透镜部分29的内表面围绕旋转轴线26形成柱面。自由形式透镜14具有都不是基础几何形状的内表面和外表面。
灯单元4还包括散热器结构20，所述散热器结构20附接到支撑板22的透镜结构所附接到的相同侧。散热器结构20在具有空心圆柱的形式的安装臂24之间的空间中延伸。散热器结构20设置用于吸收由多个光源40生成的热量并用于将所述热量传输远离支撑板22。出于这个目的，散热器结构20具有冷却肋21，所述冷却肋21在其间限定冷却通道23。
应指出，光源40分别定位在椭圆反射器36和第二透镜28的焦点中。椭圆反射器36在与主光输出平面、诸如图3的绘制平面正交的每个截面平面中具有第二焦点18。这个焦点18也是第一透镜27的非球面准直透镜部分29的焦点。
在下文中，相对于图3所示的灯单元4的右手侧(如图3的绘制平面中所描绘)描述灯单元4的操作。由于反射器36、第一透镜27和第二透镜28的光学元件旋转对称，因此光学特性等同地适用于图3的灯单元4的左手侧以及灯单元4的包括旋转轴线26的所有其他截面。
在下文中，相对于三条示例性光线30、32和34描述灯单元4的操作。第一光线30是从光源40发射的光的第一部分的示例性光线。在图3的绘制平面中，它朝向左下部发射。由于属于从光源40发射的光的第一部分，它被椭圆反射器36反射。具体地，第一光线30从光源40朝向反射器36延伸，所述第一光线30从反射器36被反射朝向第一透镜27的非球面准直透镜部分29。在从反射器36到非球面准直透镜部分29的路径上，第一光线30行进穿过椭圆反射器36的第二焦点18。第一光线30由非球面准直透镜部分29折射，其方式为使得第一光线30在水平方向上离开灯单元4。由于在水平方向上，第一光线30促成在对应于所描绘水平面16的主光输出平面中的发射。
应强调，当从合理距离、即从表示飞行器信标灯的预期传信距离的距离看灯单元4时，第一光线30与所描绘水平面16之间的轻微偏移可忽略不计。因此，在水平面16中或平行于水平面16离开灯单元4的所有光线等同地促成主光输出平面中的发射。它们相对于主光输出平面不具有角度。
第二光线32也属于从光源40发射的光的第一部分。这样，它被反射器36反射并被定向朝向第二焦点18。然而，由于第二光线32从光源40朝向图3的绘制平面中的右下部发射，它被椭圆反射器36朝向第一透镜27的自由形式透镜部分14反射。在自由形式透镜部分14中，第二光线在其内表面和外表面两者处折射。以此方式，相较于在第一透镜27的内侧上的行进路径，第二光线的行进方向被自由形式透镜部分14改变。
第三光线34从光源40朝向第二透镜28发射，在第二透镜28处，第三光线34被折射到主光输出平面中。在到第二透镜28的路上，第三光线34与第一光线30和第二光线32相交。
技术人员将理解，图3中所示的光线30、32、34的行程和特性仅是示例性的，并且本发明的示例性实施方案也可采用不同光分布来实现。
灯单元4具有在水平面中在360°内基本上均匀的输出光强度分布。在竖直截面中，输出光强度分布可在水平面中具有峰值，并且可朝向所述水平面的一侧逐渐减少并且朝向其另一侧锐减至零或几乎为零。以此方式，灯单元4适合作为信标灯单元或作为警告灯单元，如以上所述。
至少一个偏振滤光镜38沿着圆周的至少一部分布置在反射器36与第一透镜27和第二透镜28之间的光路中。至少一个偏振滤光镜38具体地在垂直于旋转轴线26的平面中覆盖圆周的角度β。这种构型产生在水平面h中具有张角β的p偏振光锥10，如之前具体地参考图1所提到并论述的。灯单元4可在360°光强度分布的在p偏振光锥10之外的剩余部分中发射非偏振光。
偏振滤光镜38可附接到透镜27、28的内侧，如图3和4所示。可替代地，偏振滤光镜38可布置在反射器36与第一透镜27和第二透镜28之间或光源40与反射器36之间的空间中。作为另一个替代方案，透镜27、28、反射器36和/或光源40的罩盖可由偏振材料形成，使得偏振滤光镜38与透镜27、28、反射器36和/或与光源40一体地形成。
为了补偿由使光偏振引起的强度损失，光源40的密度在圆周的其中光被偏振的那些部分中、即在圆周的其中提供偏振滤光镜38的部分中可比在圆周的其中光未被偏振的部分中更高。
如图4示例性地示出，光源40的密度在其中提供偏振滤光镜38的区域中可以是在其中从光源40发射的光未被偏振的区域中的两倍高。光源40的更高密度补偿由偏振引起的强度损失。由于仅在其中光被偏振的那些区域中提供另外的光源40，因此用于提供另外的光源40的成本是有限的并且避免了灯单元4的成本、重量和功耗的过度增大。
图5示出根据本发明的另一个示例性实施方案的地面照明飞行器灯单元4的透视图。
图5中所示的灯单元4包括构成安装部分42的安装板。安装板可被构造用于通过螺纹连接元件(诸如螺钉)或通过铆钉或通过图5中未示出的任何其他合适的联接元件来安装到飞行器2，具体地是安装到飞行器2的机身5。
灯单元4还包括支撑板54。支撑板54具有延伸穿过支撑板54的中央的、具体地圆形的开口。多个光源40(诸如led)安装到开口的内圆周。支撑板54通过多个支腿52支撑在安装板42上，所述多个腿52也称为桩柱52。在图5的示例性实施方案中，支撑板54通过八个桩柱52支撑在安装板42上。支撑板54是总体上平行于安装板42延伸的总体上扁平的结构。因此，当灯单元4安装到飞行器2时，支撑板54总体上水平地取向。安装板42和支撑板54具有类似的、总体上卵形的轮廓。然而，安装板42比支撑板54更大。
相较于竖直延伸度，支撑板54在水平面的两个维度上具有大得多的延伸度。水平面因此被认为是支撑板54的主延伸平面。
旋转对称的反射器36布置在支撑板54的圆形开口内。旋转对称的反射器36还通过图5中未示出的适当支撑元件支撑在安装板42上。
灯单元4还包括外部透明罩盖56，所述外部透明罩盖56结合支撑板42构成灯单元4的外壳，所述外壳限定内部空间33。外壳将灯单元4的位于内部空间33内的功能元件(具体地光源40和反射器36)与环境隔离，从而防止这些部件36、40受潮、变坏或甚至因机械冲击而损坏。
外部罩盖56是至少部分地透明的，从而允许由光源40生成并由反射器36反射的光通过。
外部罩盖56的至少一部分可构成偏振滤光镜38，所述偏振滤光镜38被构造来仅允许p偏振光通过。因此，灯单元4仅穿过外部罩盖56的被形成为偏振滤光镜38的部分发射p偏振光。这生成张角为β的p偏振光锥10，如已经参考图1论述的。p偏振光锥10可再次围绕飞行器的正向居中。
可替代地，偏振滤光镜38(未示出)可设置在光源40与反射器36之间和/或反射器36与外部罩盖56之间的光路内。偏振滤光镜38具体地可附接到外部罩盖56的内表面。
如针对图3和4中所示的实施方案所示出并论述的，光源40的密度可沿着开口的圆周改变。光源40的密度具体地可改变以使得，光源40的密度比在发射被偏振的光的区域中在发射未被偏振的光的区域中更高。光源的更高密度补偿由使光偏振引起的强度损失，并且产生在由灯单元4发射的整个360°光强度分布内几乎连续的光强度。
可替代地或除了增大光源40的密度，可使用发射更高强度的光的光源40来生成将要被偏振的光。
虽然已参考示例性实施方案描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可做出各种改变并且等效物可取代其元件。此外，在不脱离本发明的基本范围的情况下，可做出许多修改来使特定情景或材料适应于本发明的教义。因此，本发明并不意图限于所公开的特定实施方案，而是本发明将包括落在所附权利要求书的范围内的所有实施方案。