Осветительное устройство, предназначенное для встраивания в плоскую поверхность - RU2268202C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к осветительному устройству для размещения его в по существу плоской поверхности такого типа в соответствии с ограничительной частью независимого п.1 формулы изобретения, приведенной ниже.

Осветительные устройства упомянутого выше типа предпочтительно используются в аэропортах и, в частности, для указания правильного направления для прибывающего самолета или самолета, выруливаемого на взлетно-посадочную полосу, или для указания осевых линий или границ, которые может видеть пилот.

Известен ряд осветительных устройств для размещения в плоской поверхности и особенно для использования в аэропортах. Устройство упомянутого выше типа описано в патенте США US-A-4860182. Это устройство содержит призмодержатель для размещения в плоскости, предпочтительно в горизонтальной поверхности, и в частности, во взлетно-посадочной полосе. Призмодержатель содержит два отверстия в его верхней поверхности. В каждом отверстии расположено светопреломляющее устройство в форме призматической решетки. Каждая призматическая решетка состоит из параллельных стеклянных дисков, имеющих общее продольное направление и одинаковую толщину и склеенных между собой. Призматические решетки предпочтительно состоят из боросиликатного стекла, и между каждой парой дисков может быть расположена металлическая фольга. Каждая призматическая решетка закреплена на месте в призмодержателе приклеиванием.

В нижней части призмодержателя расположено два установленных под углом источника света, каждый из которых содержит отражатель, размещенный таким образом, чтобы испускать световой поток, лучи которого по существу параллельны главному направлению. Каждый источник света и отражатель наклонены таким образом, что главное направление источника света параллельно общему продольному направлению параллельных дисков в связанной с ним призматической решетке. Наклон, определяемый как угол между главным направлением источника света и вертикальной осью, равен 45°.

Торцевая поверхность призматической решетки, обращенная к соответствующему источнику света, образует входную поверхность, расположенную по существу перпендикулярно к главной оси источника света. Входная поверхность может быть плоской, вогнутой или выпуклой. В первом упомянутом случае параллельные лучи света от источника света падают по существу перпендикулярно к плоской входной поверхности или входной плоскости. Призматическая решетка имеет также плоскую поверхность выхода светового потока, параллельную поверхности, в которую следует встраивать осветительное устройство. В призматической решетке свет падает на плоскость отражения под углом, не являющимся прямым углом. Следовательно, свет преломляется так, что он направляется под углом отражения, определяемым свойствами преломления призматической решетки и упомянутым выше углом в 45°.

При установке и использовании на взлетно-посадочной полосе призмодержатель размещают в углублении во взлетно-посадочной полосе с эластичным слоем между дном углубления и призмодержателем. Верхняя поверхность призмодержателя имеет выступы с каждой стороны каждого отверстия для призматической дифракционной решетки. Высота выступов соответствует толщине эластичного слоя. Если на верхнюю поверхность призмодержателя воздействуют с достаточно большой силой, например, создаваемой самолетом, прокатывающимся одним колесом прямо по призмодержателю, то слой упруго прогибается так, что призмодержатель временно перемещается несколько вниз в углубление.

Первым недостатком этого известного устройства является то, что упомянутые выступы при использовании образуют неровности или бугорки, мешающие прохождению самолета и других транспортных средств. В частности, выступы являются препятствием для уборки снега зимой.

Второй недостаток известного устройства заключается в ослаблениях, связанных с упругой подвижностью призмодержателя в вертикальном направлении. Эта подвижность создает со временем проблемы, связанные с работой устройства, из-за того, что свойства эластичного слоя, расположенного между дном углубления и призмодержателем, могут меняться после определенного периода времени эксплуатации. На эти свойства оказывают воздействие колебания температуры, вода/влажность и другие факторы окружающей среды. Кроме того, подвижность может со временем прекратиться или может развиться нежелательная подвижность в других направлениях из-за внедрения инородных элементов или из-за структурных изменений в углублении в поверхности, в которой установлено устройство.

Упомянутые первый и второй недостатки характеризуются тем, что каждая призматическая дифракционная решетка в известном устройстве может противостоять только очень ограниченной по величине ударной нагрузке, воздействующей сверху. Это происходит из-за того, что призматическая дифракционная решетка закреплена на месте в призмодержателе с помощью клея без какой-либо существенной поддержки со стороны нижней опорной конструкции. Таким образом, одним из назначений упругой подвижности в вертикальном направлении является предотвращение повреждения или ослабления призматических дифракционных решеток.

Третий недостаток известного устройства заключается в том, что имеют место сложности в обеспечении доступа к внутренним компонентам, например при замене ламп или при проведении других операций по техническому обслуживанию.

Четвертый недостаток известного устройства заключается в том, что имеют место сложности в удалении или замене призматических решеток, так как они неразъемно скреплены с призмодержателем клеем.

Пятый недостаток известного устройства заключается в том, что источники света не используются достаточно эффективно, так как каждый источник света размещен на относительно большом расстоянии от торца связанной с ним призматической дифракционной решетки, обращенного к источнику света.

Шестой недостаток известного устройства заключается в том, что угол в 45°, который раскрыт в патенте, между главным направлением источника света и вертикальной осью не является оптимальным углом отражения для обеспечения желаемой видимости с определенного расстояния от устройства и с определенной высоты над плоскостью, в которую следует встраивать устройство.

Седьмой недостаток известного устройства заключается в том, что призмодержатель и призматические решетки образуют относительно большое полое пространство, где градиенты температуры и колебания температуры могут вызывать конденсацию.

Восьмой недостаток известного устройства заключается в том, что срок службы источников света короче желаемого частично из-за того, что тепло, создаваемое источниками света, не отводится от устройства удовлетворительным способом, что вызывает повышение рабочей температуры до более высоких уровней, чем оптимальные.

Целью настоящего изобретения является создание осветительного устройства такого типа, о котором упомянуто во введении и которое позволяет устранить или преодолеть по меньшей мере некоторые из упомянутых выше недостатков, а предпочтительно все из указанных выше недостатков.

Указанная цель достигается путем создания осветительного устройства такого типа, который упомянут во введении, обладающего предложенными отличительными особенностями, которые перечислены в прилагаемой формуле изобретения.

Осветительное устройство согласно изобретению может быть выполнено так, чтобы оно имело совершенно плоскую наружную поверхность, чтобы исключить выступы или неровности, которые являются помехами для прохода по ним самолетов и других транспортных средств и образуют особенно заметные препятствия при уборке снега зимой.

Осветительное устройство согласно изобретению позволяет исключить необходимость в упругой подвижности в вертикальном направлении. Это оказывается возможным потому, что конструкция, оборудованная опорными средствами, с помощью которых поддерживают призматическую решетку, обеспечивает значительно большую прочность и несущую способность. Устройство может противостоять повторяющимся прямым нагрузкам, например при прохождении по ним колес самолетов, без повреждения или ослабления призматической дифракционной решетки. Благодаря тому что устройство не содержит каких-либо подвижных частей, оно обладает большим сроком службы, надежно и может быть использовано в течение продолжительного времени при переменных и иногда экстремальных условиях окружающей среды.

Конструкция согласно предпочтительному варианту реализации с источником света и связанным с ним отражателем, помещенная в корпус, прикрепленная к предпочтительно интегрированным фланцу, опорным и крепежным блокам, позволяет обеспечить более легкое обслуживание, связанное с заменой источников света или с выполнением других операций по техническому обслуживанию, которые требуют доступа к внутренним компонентам устройства.

Благодаря использованию такой конструкции источник света перемещен ближе к призматической решетке, что позволяет лучше использовать свет от источника света. Кроме того, пространство вокруг лампы и связанных с ней частей сведено к минимуму, что позволяет уменьшить проблемы конденсации, связанные с температурными градиентами и колебаниями температуры. Использование конструкции, согласно одному варианту исполнения, с уплотнением между призматической решеткой и опорными средствами, особенно в сочетании со слоем металлической фольги со стороны, обращенной к призматической решетке, позволяет упростить операцию по съему или замене призматической дифракционной решетки.

Наклон, соответствующий углу α между главной осью источника света и вертикальной осью к плоскости, в которой размещают осветительное устройство, где α составляет 40-44°, предпочтительно 41-43°, а наиболее предпочтительно приблизительно 42°, позволяет оптимизировать направление излучения света с точки зрения обеспечения желаемой видимости из самолета на земле, с определенного расстояния и с определенной высоты над поверхностью, в которую следует встраивать устройство.

Ламповый узел предпочтительно размещают в корпусе, находящемся в прямом теплопроводном, посредством использования металла, контакте с опорными блоками и фланцем, которые, в свою очередь, находятся в теплопроводном, посредством использования металла, контакте с крышкой. Это позволяет обеспечить хорошее рассеивание тепла по большой интегральной металлической поверхности, которая, в свою очередь, имеет поверхность контакта с внешней окружающей средой. Улучшенное рассеивание тепла от лампового узла позволяет поддерживать более низкие рабочие температуры и обеспечивать более продолжительный срок службы источников света.

Изобретение далее описано более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

На фиг.1 представлен продольный разрез осветительного устройства согласно изобретению;

На фиг.2 представлен перспективный вид сбоку осветительного устройства согласно изобретению;

На фиг.3 представлены виды сверху трех вариантов реализации осветительного устройства согласно изобретению.

Осветительное устройство, представленное на фиг.1 и более подробно в перспективном виде на фиг.2, предназначено для размещения в по существу плоской поверхности 101, например в поверхности взлетно-посадочной полосы аэропорта. Осветительное устройство, показанное на фиг.1 и 2, содержит только один ламповый узел 8 и одно светопреломляющее средство в форме призматической решетки 1.

Углубление 102 выполнено в поверхности 101. Базовая конструкция 106 в форме цилиндрического колодца помещена в углубление 102. Сверху колодец закрыт крышкой 103. Крышка может быть прикреплена к колодцу с помощью множества винтов с потайной головкой (не показаны), предпочтительно двух винтов, пропущенных сквозь крышку в резьбовые отверстия (не показаны) в колодце. Уплотнение (не показано) может быть проложено между колодцем и крышкой. Колодец располагают на такой глубине, чтобы верхняя поверхность крышки 103 располагалась в той же плоскости, что и поверхность 101. Дно колодца содержит по меньшей мере одно отверстие, обращенное к земле снизу, для того чтобы, помимо прочего, обеспечивать дренаж.

В крышке 103 имеется отверстие для установки заподлицо фланца 3. Фланец прикрепляют к крышке посредством по меньшей мере одного фиксирующего винта 2, пропущенного сквозь отверстие во фланце 3. В альтернативном варианте реализации фланец 3 можно прикреплять другим способом, по выбору специалиста, но предпочтительно таким образом, чтобы верхняя поверхность фланца располагалась в той же плоскости, что и крышка 103 и поверхность 101. Между фланцем и крышкой может быть проложено уплотнение (не показано).

Фланец 3 содержит опору 104. В показанном на чертеже предпочтительном варианте исполнения опора 104 изготовлена в виде части, выполненной за одно целое с фланцем 3, причем обе части выполнены предпочтительно отливкой в виде одной детали. В альтернативном варианте реализации фланец 3 и опора 104 могут представлять собой отдельные части, которые соединяют друг с другом с помощью винтов или подобных постоянных крепежных блоков, или они могут быть первоначально отдельными частями, которые затем неразъемно соединяют сваркой, пайкой или подобными известными способами, обеспечивающими неразъемное соединение.

Крышку 103, корпус 106, фланец 3 и опору 104 изготавливают из материала, обладающего высокой теплопроводностью, хорошей механической прочностью, высокой устойчивостью к воздействиям окружающей среды, включая колебания температуры, воду и химические вещества, которые могут быть в аэропортах и на дорогах. Материал должен также хорошо поддаваться обработке при изготовлении. Предпочтительно использовать металл, наиболее предпочтительно алюминиевый сплав или, в альтернативном варианте реализации, чугун или другие сплавы железа.

Опора 104 охватывает и поддерживает светопреломляющее устройство, предпочтительно выполненное в виде призматической решетки 1.

Призматическая решетка 1 такого типа эквивалентна с описанной в патенте США US-A-4860182 тем, что состоит из стекла в форме параллельных пластин 112, имеющих общее продольное направление. Пластины предпочтительно состоят из боросиликатного стекла.

Между каждой парой смежных пластин 112 проложен тонкий слой металлической фольги 113, предпочтительно из сплава меди или другого металла, обладающего хорошей теплопроводностью и хорошей светоотражательной способностью.

Призматическая решетка этого вида обладает хорошей способностью направленного пропуска света в продольном направлении призматической решетки, параллельном пластинам.

Внешние поверхности продольных сторон призматической решетки 1, называемые «боковыми поверхностями», могут предпочтительно быть покрыты металлической фольгой того же типа. Особенно, предпочтительно покрывать металлической фольгой этого типа две боковые поверхности, параллельные стеклянным пластинам.

Последняя отличительная особенность включает как улучшение направленного пропуска света призматической решеткой, так и достижение преимуществ во время механической финишной обработки призматической решетки 1. Эту особенность используют, в частности, при отрезании под углом, когда у крайней пластины призматической решетки образуется острый край. Металлическая фольга, расположенная на такой наружной боковой стенке, снижает опасность повреждения крайнего стеклянного диска в области края такого вида. Применение металлической фольги на этих боковых поверхностях призматической решетки не известно из описания патента США USA-4860182.

Пластины и отрезки фольги приклеивают друг к другу клеем.

Призматическая решетка 1 имеет входную поверхность, предпочтительно плоскую и расположенную перпендикулярно к продольному направлению призматической решетки, благодаря чему падающий в продольном направлении призматической решетки поток света не изменяет своего направления в результате преломления за входной поверхностью. Конструкция такого типа особенно подходит для случая, когда желательно, чтобы осветительное устройство излучало концентрированный параллельный поток света.

В альтернативном варианте реализации входная поверхность может быть изогнутой или вогнутой, чтобы поток света, падающий в продольном направлении призматической решетки, был в виде лучей, преломленных от входной поверхности и рассеянных в существенной степени в плоскости, параллельной пластинам призматической решетки. Конструкция такого типа, предпочтительно используется для случая, когда желательно, чтобы осветительное устройство излучало рассеянный свет.

Между призматической решеткой и опорой предпочтительно размещают уплотнение 108. Уплотнение 108 изготавливают из прочного материала, обладающего упругими свойствами, предпочтительно из резины, а наиболее предпочтительно из силиконовой резины. В одном варианте реализации уплотнение 108 представляет собой слой силиконовой резины, отлитой по месту, который охватывает все поверхности призматической дифракционной решетки. Снаружи уплотнение 108 снабжено параллельными канавками, не параллельными продольному направлению призматической решетки, что позволяет повысить прочность ее скрепления с опорой 104.

При наличии уплотнения 108 такого типа призматическая решетка может быть удалена из опоры, а новая призматическая решетка может быть более легко вставлена, чем в известном устройстве, описанном в патенте США US-A-4860182. В известном устройстве призматическую решетку приклеивают клеем к призмодержателю. Призматическая решетка 1 согласно изобретению может быть удалена и вставлена с помощью гидравлического пресса, и это упрощает операции, включенные в процесс замены призматической решетки.

В представленном на чертежах варианте реализации уплотнение вокруг боковых поверхностей призматической решетки плотно охвачено опорой 104. Существенной отличительной особенностью изобретения является то, что с помощью опоры 104, посредством опорной поверхности 110, поддерживают призматическую решетку в области ее самой длинной боковой поверхности. Это выполняется благодаря предоставлению возможности призмодержателю располагаться вдоль всей или существенной части длины призматической решетки. Здесь под длиной призматической решетки следует понимать длину самой длинной из боковых сторон призматической решетки.

Опора 104 также предпочтительно содержит особые области 107, посредством которых дополнительно поддерживают призматическую решетку и предотвращают проталкивание призматической решетки 1 внутрь опоры 104 в результате воздействия внешних сил со стороны верхней поверхности.

Угол наклона опоры 104 является определяющим фактором для продольного направления призматической решетки 1. Под углом наклона следует понимать угол α между опорной поверхностью 110, параллельной продольному направлению призматической решетки и направлению потока света, излучаемого источником света, и осью, расположенной перпендикулярно к поверхности 101.

Угол α предпочтительно составляет 40-44°, более предпочтительно 41-43°, а наиболее предпочтительно - около 42°. Установлено, что при таком угле наклона обеспечивается оптимальный эффект осветительного устройства при использовании его на взлетно-посадочных полосах аэропортов, так как свет, излучаемый осветительным устройством в этом варианте реализации, обеспечивает желаемую видимость из самолета на земле с определенного расстояния от устройства и с определенной высоты над плоскостью, в которую следует встраивать устройство.

Против входной поверхности призматической решетки, т.е. поверхности, расположенной наиболее близко к источнику света и отражателю, предпочтительно располагать опционный цветной фильтр 4, удерживаемый на месте держателем 5 в виде пружины для фильтра, прикрепленной к опоре или к фланцу с помощью по меньшей мере одного фиксирующего винта. Держатель 5 предпочтительно выполняют в виде проволочной пружины, а в альтернативном варианте исполнения в виде плоской пружины, изготовленной из упругого материала, например пружинной стали. Цветной светофильтр 4 воздействует на диапазон длин волн света, излучаемого осветительным устройством.

В своей нижней части опора 104 снабжена блоками 105 для фиксации для жесткого крепления лампового узла 8. Средства крепления включают цилиндр, ось которого расположена в том же направлении, что и наклон опоры. Средства крепления снабжены внутренней резьбой на конце, отдаленном от фланца. Эта резьба выполнена для установки кожуха 12, снабженного наружной сопрягаемой резьбой. Кожух выполнен уплотненным для размещения в нем и удерживания на месте источника света и связанного с ним отражателя 8. Уплотнительное кольцо 11 помещают около наружного заплечика кожуха 11, обеспечивающего уплотнение между кожухом 12 и блоками 105 для фиксации.

Блоки 105 для фиксации предпочтительно являются частью, выполненной за одно целое с опорой 104, и их изготавливают предпочтительно из того же материала, что и опору, и фланец. В особенно предпочтительном варианте реализации блоки 105 для фиксации и опору 104 изготавливают предпочтительно в виде отливки единой детали с фланцем 3.

В альтернативном варианте реализации опора 104 и блоки 105 для фиксации могут быть отдельными частями, которые соединяют друг с другом посредством винтов или подобными крепежными блоками для постоянного скрепления, или они первоначально могут быть отдельными частями, которые затем соединяют неразъемным способом, например сваркой, пайкой или подобными известными способами соединения.

Предпочтительно, чтобы ламповый узел 8 был изготовлен в виде источника света, снабженного связанным с ним отражателем и, возможно, защитным стеклом. Ламповыми узлами, предназначенными для данной цели, являются коммерчески поставляемые галогеновые лампы с отражателем, например, марки Osram мощностью 20-80 Вт, обычно 35 или 45 Вт, рассчитанные на рабочее напряжение обычно в пределах 6-24 В, например 12 В. В произвольном варианте реализации может быть использована лампа с инертным газом, например криптоновая лампа.

Целесообразно устанавливать распорное кольцо 7 перед отражателем или защитным стеклом. Во время сборки распорное кольцо 7 устанавливают в фиксированном плотном контакте между ламповым узлом 8 с одной стороны и внутренним буртиком 108 в цилиндре в блоках для фиксации с другой стороны.

Ламповый узел 8 имеет основание, снабженное двухполюсным соединительным средством с проводом. Фиксирующей пружиной 10 охватывают основание и соединительное средство и создают усилие на ламповый узел 8, прижимая лампу к буртику 108 и обеспечивая уплотнение относительно этого буртика.

Ламповый узел 8 электрически подключают с помощью кабеля 15, который пропускают через обычный ввод 14 для кабеля с использованием уплотнительного кольца 13, обеспечивающего уплотнение между изоляцией кабеля и кожухом. Ввод 14 для кабеля предпочтительно снабжен наружной резьбой, сопрягаемой с внутренней резьбой на краю кожуха 12.

На фиг.3 показаны три варианта реализации 16, 17 и 18 осветительного устройства 100 согласно изобретению виды со стороны поверхности, в которую следует встраивать осветительные устройства.

В каждом варианте реализации показана крышка 103 и поверхность фланца 3, прикрепленного к крышке фиксирующими винтами 2. Верхняя поверхность призматической решетки 1 видна сквозь отверстия во фланце 3.

Хотя крышка 103, показанная на фиг.1 и 2, содержит только одно отверстие и в нем расположен только один фланец, а также одна призматическая решетка и один ламповый узел, крышка 103 в одном практическом варианте реализации может содержать два отверстия, чтобы можно было расположить два фланца и соответственно две призматические решетки, и два ламповых узла. Два источника света и две призматические решетки предпочтительно располагают так, чтобы они имели различные направления 120, понимаемые здесь как направления света, спроектированные на по существу плоскую поверхность, в которую следует встраивать осветительное устройство.

Упомянутое направление 120 определяется конструкцией крышки 103 или, более точно, направлением каждого отверстия в крышке 103, которое выполнено для установки фланца 3.

В случае осветительного устройства 16 крышка выполнена так, что упомянутые направления 120 не параллельны друг другу.

В осветительном устройстве 17 упомянутые направления 120 параллельны, но направлены в противоположные стороны. Два направления света, излучаемые осветительным устройством, зеркально-симметричны относительно плоскости, перпендикулярной к поверхности 101, в которую следует встраивать осветительное устройство, как в случае устройства, описанного в патенте США US-A-4860182.

В осветительном устройстве 18 крышка 103 содержит только одно отверстие для установки одного фланца 103.

В приведенном выше описании сказано, что осветительные устройства согласно изобретению могут быть использованы в качестве сигнальных источников света на взлетно-посадочных полосах. Однако следует иметь в виду, что осветительное устройство предназначено для встраивания в любую подходящую плоскость, где имеется необходимость в освещении, направленном под заданным углом к поверхности. Примерами альтернативных областей использования являются такие, например, как обозначение линий/поворотов дорог автомобильного или пешеходного движения, в туннелях, для освещения других объектов, как, например, скульптур или подобных объектов искусства, например, в городских скверах и парках.

Использование не ограничено ситуациями, где по существу плоская поверхность является горизонтальной и где свет направлен частично вверх. Таким образом, изобретение можно использовать для установки в стенах, потолках, крышах и наклонных поверхностях. Изобретение, тем не менее, обладает особыми преимуществами при использовании там, где имеется потребность физически нагружать часть устройства, которое по существу располагают на одном уровне с поверхностью.

Реферат

Изобретение относится к оптическим средствам обеспечения посадки самолетов. Осветительное устройство содержит ламповый узел, который излучает свет в предварительно заданных направлениях излучения и в пределах заданных углов излучения, образующих угол α по отношению к оси, расположенной перпендикулярно к плоской поверхности. Для каждого лампового узла предусмотрено светопреломляющее устройство, имеющее продольное направление, совмещенное с направлением света, входную поверхность, расположенную перпендикулярно к направлению света, и выходную поверхность, параллельную плоской поверхности. Светопреломляющее устройство закреплено посредством опоры, которая расположена вдоль всей длины светопреломляющего устройства, и выполнено в виде призматической дифракционной решетки. Последняя состоит из стеклянных пластин, предпочтительно из боросиликатного стекла, и металлической фольги, расположенной между смежными пластинами. Угол α находится в пределах 41-43°, а предпочтительно составляет около 42°. Предложенное устройство характеризуется универсальностью применения и обеспечиввает повышенную надежность посадки самолетов. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула