[发明专利]一种LED为光源的精密进近航道指示器的光学系统

说明书

本发明公开了一种LED为光源的精密进近航道指示器的光学系统，依序由一组含透镜的红光LED和白光LED阵列的光源组件，以及一组分成两半的透镜和夹在分成两半的透镜之间的一块隔板，一组棱镜组件和一组透镜组件组成光学系统，红光LED和白光LED阵列经过透镜阵列后，红光在上，白光在下；紧邻进入分成两半的透镜，红光在上，白光在下；所述棱镜组件的中心分界面与隔板共面，紧邻排列，红光通过上半棱镜，白光通过下半棱镜；调整透镜组件和棱镜组件的位置，使棱镜组件出光面的中心线位于透镜组件的焦平面处或附近。优点是：在于提供一种发光效率高、系统能耗低、使用寿命长、颜色的准确性和可靠性好的飞机精密进近航道指示器的光学系统。

技术领域

本发明涉及光学技术，特别是涉及一种LED为光源的精密进近航道指示器的光学系统。

背景技术

目前机场使用的飞机精密进近航道指示系统(PAPI)能够为飞行员提供5种坡度信号，分别为：高于进近航道、稍高于进近航道、在进近航道、稍低于进近航道和低于进近航道。正确的进近航道坡度为3°。

系统采用4台能发出红白两种颜色光的灯具，每台灯具为3套光轴在同一水平面上的光学单元组成。光学单元通常采用功率为105-300W的卤钨灯作为光源，通过由反射器、滤色片以及光学透镜组组成的光学系统，使得出射的指示信号能够达到相关标准。

根据MH5001-2006民用机场飞行区技术标准、中华人民共和国民用航空行业标准—精密进近航道指示系统技术条件和美国联邦航空局(FAA)的相关标准，PAPI系统需要在300米处形成一个水平方向±10°，垂直方向±4°椭圆的光斑，椭圆的上半部分为白光，下半部分为红光，红光和白光之间的中心过渡角度应当小于3′，边缘过渡角小于5′。

现行PAPI的光学系统存在以下几方面的缺陷：

1、使用卤钨灯作为光源，要能够产生满足要求的信号，其功率要求非常高，因而系统的运行成本很高；

2、系统需要长时间运行，卤钨灯的寿命相对较短，灯泡损坏会对飞机的降落带来安全隐患，因而需要机场频繁更换灯泡，维护成本也较高；

3、由于卤钨灯光衰的原因使得系统在运行一段时间后发出的信号可能出现误差，对飞机的降落产生安全隐患；

4、由于信号需要红光和白光两部分，卤钨灯系统采用红色滤光片产生红光，其实降低了光能的利用率；并且红光难以满足纯度要求。

申请号201010603774.5公开了一种以LED为光源的精密进近航道指示器的光学系统。该光学系统由一组含反射器的红光LED阵列和含反射器的白光LED阵列,以及一块直角棱镜和一块非球面镜组成；其中，经准直的红光LED阵列和白光LED阵列相对放置，红光在上，白光在下；直角棱镜设置于红光LED阵列和白光LED阵列的平分面上；非球面镜放置于直角棱镜前；调整两个LED阵列和棱镜的位置,使直角棱镜的直角棱位于非球面镜的焦平面处或附近。使用该光学系统的指示器能够发出完全满足相关国际标准的光束信号，以帮助飞行员进近航道时调整飞机坡度安全降落。

发明内容

本发明的目的在于：提供发光效率高、系统能耗低、使用寿命长、颜色的准确性和可靠性好的一种LED为光源的精密进近航道指示器的光学系统。

针对现有技术，本发明目的通过下述方案实现：一种LED为光源的精密进近航道指示器的光学系统，包括红光LED和白光LED作为光源，其特征在于：依序由一组含透镜的红光LED和白光LED阵列的光源组件，以及一组分成两半的透镜和夹在分成两半的透镜之间的一块隔板，一组棱镜组件和一组透镜组件组成光学系统，其中，红光LED和白光LED阵列经过透镜后，红光在上，白光在下；自分成两半的透镜聚光后进入红光在上，白光在下棱镜组件；所述的棱镜组件分为上棱镜组件和下棱镜组件，且上、下棱镜组件的中心分界面上下不透光，所述的棱镜组件的出光面的中心线靠近一组透镜组件的焦平面处。