一种防撞灯制造技术

本发明专利技术公开一种防撞灯，涉及飞机电气照明技术领域，为解决传统防撞灯功率过大、光在空间范围内的均匀性不足、结构复杂、耐候性差等问题而发明专利技术。该防撞灯，包括壳体、透镜和LED光源组件，所述透镜嵌设于所述壳体顶部，所述LED光源组件位于所述壳体内且设置于所述透镜的下方；所述透镜为旋转体，所述透镜的上端面形成有锥形凹槽，下端面形成有平凹槽，外周面自上而下由斜面向球面过渡；所述LED光源组件的发出光经过所述透镜进行全反射的角度范围为θ∈[0，46.85°]，进行折射的角度范围为θ∈[46.85°，90]。本发明专利技术通过全反射和折射的方式经由自由曲面后实现了对朗伯光源的精确配光，以实现对LED光源组件发出光的配光和光源保护。

【技术实现步骤摘要】
一种防撞灯
本专利技术涉及飞机电气照明
，具体涉及一种防撞灯。
技术介绍
飞机在运行状态中，通过防撞灯发出一定频率的闪烁灯光，为其它邻近飞机提供明确的位置信息，也为在地面上的附近人员车辆提示飞机发动机正在运转状态中，注意与飞机保持安全距离。目前大部分的防撞灯里配置的还是传统光源，而传统光源有着可靠性低、寿命短、功耗高等缺点。随着LED技术的发展，使用LED作为光源的飞机灯具备功耗小、发热少、使用寿命长、坚固耐用等优势，使得将LED应用于防撞灯的需求日益强烈。然而，由于LED光源的发光机理，出射为朗伯光型的光强分布，由此导致无法直接用LED光源换下传统光源来应用在防撞灯上。现有LED防撞灯产品存在以下问题：1)产品多为反射杯配光，反射杯镀层易出现氧化、脱落等现象，影响配光效率和出光效果；2)产品无法满足水平方向环形范围内光强的均匀性；3)产品配光系统另需防护结构，导致防撞灯整体结构更复杂。所以急需一种能够解决上述问题的防撞灯。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种防撞灯，用于解决传统防撞灯功率过大、光在空间范围内的均匀性不足、结构复杂、耐候性差等问题。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种防撞灯，包括壳体、透镜和LED光源组件，所述透镜嵌设于所述壳体顶部，所述LED光源组件位于所述壳体内且设置于所述透镜的下方；所述透镜为旋转体，所述透镜的上端面形成有锥形凹槽，下端面形成有平凹槽，外周面自上而下由斜面向球面过渡，以形成全反射区域和折射区域；所述LED光源组件的发出光经过所述全反射区域进行全反射的角度范围为θ∈[0°，46.85°]，经过所述折射区域进行折射的角度范围为θ∈[46.85°，90°]。进一步地，所述透镜包括折射入射面、全反射入射面、全反射反射面、全反射出射面、过渡面和折射出射面，所述折射入射面为具有脱模斜度的旋转面，所述全反射入射面为垂直于所述LED光源组件发光方向的平面，所述折射入射面和全反射入射面相连形成所述平凹槽；所述全反射反射面为母线为曲线的旋转体且顶点向下，以形成所述锥形凹槽；所述全反射出射面、过渡面和折射出射面位于所述外周面上，全反射出射面为带有脱模斜度的柱面，全反射出射面的下方依次为内凹的过渡面和外凸的折射出射面。进一步地，所述折射入射面的脱模斜度为5°。进一步地，所述LED光源组件包括印制电路板和多颗LED光源，多颗所述LED光源以阵列形式设置在所述印制电路板上；多个所述LED光源为红光光源或白光光源。进一步地，还包括位于所述壳体内的驱动电源，所述驱动装置控制连接所述LED光源组件，以控制多个所述LED光源闪烁，闪光频次为60次/分钟。进一步地，所述壳体内置若干个腔室，所述驱动电源与所述LED光源组件分别位于不同所述的腔室内。进一步地，所述透镜的底部一圈还设置有凸缘，所述壳体上还固定连接有压环，所述壳体通过以所述压环压住所述凸缘来固定所述透镜；所述凸缘与所述压环之间还设置有密封圈。进一步地，所述密封圈沿所述透镜纵向方向上的截面为U型，材质为硅橡胶材质；所述透镜的材质为玻璃。进一步地，所述壳体靠近于所述驱动电源一端的外周均匀分布有环状的散热鳍片。进一步地，所述透镜的表面轮廓的确定为：将入射到透镜的光线角度θ划分为两部分，全反射θ∈[0°，46.85°]，折射θ∈[46.85°，90°]；将全反射的出射光反射至α∈[85°，90°]，规划出射全反射角度α为若干份，使得△α内的光通量互相相等，基于使ΔΦ光源＝ΔΦ反射透镜，得到全反射透镜的入射光线和出射光线的角度对应关系；根据入射面出射光线的单位向量，并结合入射光线的几何关系计算得到全反射入射面的轮廓坐标；利用折射定律：no×sinθ＝ni×sinα其中，no为空气折射率，ni为透镜折射率，θ为全反射透镜入射面入射光线和法线的夹角，α为入射面出射光线和法线的夹角；得到全反射面入射光线的单位向量；当no为空气折射率，ni为透镜折射率，θ为全反射透镜出射面出射光线和法线的夹角，α为出射面入射光线和法线的夹角；得到全反射面出射光线的单位向量；结合全反射反射面出射光线单位向量和全反射入射面出射光线单位向量，通过Snell公式得到全反射反射面对应入射点的法线向量，Snell公式：其中，为出射光线单位向量，为入射光线单位向量，为入射点处的法线向量；利用切面迭代的方法和透镜轮廓尺寸计算出全反射的曲面坐标点：其中，为曲面切线，由两个无限接近的相邻点可以近似求得，得到全反射各表面点的集合；折射入射面的起点为光源角度θ为46.85°时全反射入射面的坐标点，根据已确定的光室脱模斜度和光源入射角度得到折射入射面的轮廓坐标；折射需要出射的光通量为：Φ折射透镜＝Φ总-Φ全反射透镜对于光源有公式；使得ΔΦ光源＝ΔΦ折射透镜，得到折射入射光线和出射光线的角度对应关系，由入射光线角度和折射定律可计算得到折射出射面的入射光线角度及单位向量，结合折射出射面入射光线单位向量和折射出射光线单位向量，计算得到折射出射面对应位置的法线向量，利用切面迭代得出折射出射面轮廓坐标；以光源出射光线角度90°时的光线对应折射出射光线90°为计算起点，得到透镜表面轮廓的坐标点。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术根据朗伯发光体的发光特性设计，设置出将折射透镜功能和全反射透镜功能整合在一起的透镜，以实现将θ∈[0,π/2]、空间角内的光线精确分配到需求目标面。具体为通过全反射和折射的方式经由自由曲面后实现了对朗伯光源的精确配光，来实现将角度范围在0°～90°的LED光源组件发出光的光线分成0°～46.85°和46.85°～90°两部分，最终实现对LED出射光全角度范围内光通量完全利用和光源保护的目的。本专利技术只需要更换不同的LED光源即可实现航空红、航空白等发光形式；并且在结构上更加简单、降低了生产和组装成本的同时，提高了飞机的飞行安全性。附图说明图1为本专利技术提供的一种防撞灯的结构示意图；图2为本专利技术提供的一种防撞灯中透镜的结构示意图；图3为本专利技术提供的一种防撞灯中光源板的结构示意图；图4为本专利技术提供的一种防撞灯的光线走向示意图。图中，1—透镜、2—LED光源组件、3—密封圈、4—压环、5—驱动电源、6—壳体、11—全反射反射面、12—全反射出射面、13—过渡面、14—折射出射面、15—凸缘、16—全反射入射面、17—折射入射面、21—印制电路板、22—LED光源。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细的说明。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防撞灯，其特征在于：包括壳体、透镜和LED光源组件，所述透镜嵌设于所述壳体顶部，所述LED光源组件位于所述壳体内且设置于所述透镜的下方；所述透镜为旋转体，所述透镜的上端面形成有锥形凹槽，下端面形成有平凹槽，外周面自上而下由斜面向球面过渡，以形成全反射区域和折射区域；所述LED光源组件的发出光，经过所述全反射区域进行全反射的角度范围为θ∈[0°，46.85°]，经过所述折射区域进行折射的角度范围为θ∈[46.85°，90°]。/n

【技术特征摘要】
1.一种防撞灯，其特征在于：包括壳体、透镜和LED光源组件，所述透镜嵌设于所述壳体顶部，所述LED光源组件位于所述壳体内且设置于所述透镜的下方；所述透镜为旋转体，所述透镜的上端面形成有锥形凹槽，下端面形成有平凹槽，外周面自上而下由斜面向球面过渡，以形成全反射区域和折射区域；所述LED光源组件的发出光，经过所述全反射区域进行全反射的角度范围为θ∈[0°，46.85°]，经过所述折射区域进行折射的角度范围为θ∈[46.85°，90°]。


2.根据权利要求1所述的防撞灯，其特征在于：所述透镜自上端面至下端面包括折射入射面、全反射入射面、全反射反射面、全反射出射面、过渡面和折射出射面；
所述折射入射面为具有脱模斜度的旋转面，所述全反射入射面为垂直于所述LED光源组件发光方向的平面，所述折射入射面和全反射入射面相连形成所述平凹槽；所述全反射反射面为母线为曲线的旋转体且顶点向下，以形成所述锥形凹槽；所述全反射出射面、过渡面和折射出射面位于所述外周面上，全反射出射面为带有脱模斜度的柱面，全反射出射面的下方依次为内凹的过渡面和外凸的折射出射面。


3.根据权利要求2所述的防撞灯，其特征在于：所述折射入射面的脱模斜度为5°。


4.根据权利要求1或2所述的防撞灯，其特征在于：所述LED光源组件包括印制电路板和多颗LED光源，多颗所述LED光源以阵列形式设置在所述印制电路板上；多个所述LED光源为红光光源或白光光源。


5.根据权利要求4所述的防撞灯，其特征在于：还包括位于所述壳体内的驱动电源，所述驱动装置控制连接所述LED光源组件，以控制多个所述LED光源闪烁。


6.根据权利要求5所述的防撞灯，其特征在于：所述壳体内置若干个腔室，所述驱动电源与所述LED光源组件分别位于不同所述的腔室内。


7.根据权利要求6所述的防撞灯，其特征在于：所述透镜的底部一圈还设置有凸缘，所述壳体上还固定连接有压环，所述壳体通过以所述压环压住所述凸缘来固定所述透镜；所述凸缘与所述压环之间还设置有密封圈。


8.根据权利要求7所述的防撞灯，其特征在于：所述密封圈沿所述透镜纵向方向上的截面为U型，材质为硅橡胶材质；所述透镜的材质为玻璃。

【专利技术属性】
技术研发人员：胡民浩，赵艺多，李毅宏，奚健锋，乔晓涛，
申请(专利权)人：陕西锐士电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61