专利名称：用于在飞机场的交通面上发信号以及标志或者标记飞机场交通面的发光设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在飞机场的交通面上发信号及标志或者标记飞机场交通面的发光设备，例如用于起飞跑道、着陆跑道、滑行跑道等等，它带有直接发可见光的光源。
这类用作飞机场航灯设备组成部分的发光设备，多数用钨卤素灯或者白炽灯作光源。这类光源的寿命通常是1000至1500小时。由于飞机场航灯设备所用的发光设备需要发出不同颜色的光，已知的钨卤素灯或者白炽灯的发光设备运转时要消耗相对较大量的电能，因为这种光源在一个很宽的波长区域内发光，而其所发光中仅仅一小部分某种颜色的光被利用。
本发明的任务是，创造一种前述发光设备，一方面可以寿命更长，另一方面可明显降低运转飞机场航灯设备的能源消耗。
本发明是这样解决此任务的发光设备的光源被设计成半导体器件。可以用这种半导体器件发出指定颜色的光而不需要任何光学的过滤。即便在调节这样一个半导体器件时，半导体器件发光的波长区域仍然很窄而且恒定。同时，这样一种半导体器件在可见光范围之外几乎不发光，特别是几乎没有产生热的红外辐射和紫外辐射。因此运转这样一个半导体器件或者带有这种半导体器件的发光设备的能耗较之通常的发光设备大为降低，其部分原因是任何滤色镜的使用都是不必要的。此外，这类半导体器件所发的光可在数微秒内予以调节，相比之下，通常的白炽灯或者钨卤素灯则需要几秒钟；这就使它用在飞机场交通管制中时具有重大的优点。这种半导体器件的使用寿命平均达约70000小时，而相比之下，现今通常使用白炽灯或者钨卤素灯的发光设备中光源寿命为1000至1500小时。使用这样的发光设备，首次能够在起飞跑道、着陆跑道或滑行跑道上及时跟踪飞机的行进。相应地选择组成发光设备的半导体器件，用这种发光设备完全能够满足ICAO、FAA、DOT、CIE、MIL-C-25050等标准。本发明发光设备的另一个优点是，在离发光设备相对较远的距离上就达到了信号所需要的亮度，此外还避免了飞机或车辆的驾驶员在离发光设备很近时耀眼的危险。
本发明发光设备的半导体器件采用发光二极管(LED)或者发光聚合物比较有利。
可以让发光设备的多个半导体器件组成簇，每簇可包括2至200个半导体器件，优选是2至30个。这样可以补偿半导体器件的故障，因为一个拥有多个半导体器件的簇在一个或几个半导体器件失效时仍然能保持其功能。
本发明发光设备可以以有利的结构形式做成由多个簇，例如1至30个簇，优选为1至16个簇，组成簇群组。因而发光设备的空间光分布便可相应于已经提到过的标准或其它的要求得到优化。发光设备的整体光度特性由簇群组决定。
当本发明发光设备为有利的结构形式时，一个簇的优选没有管座的半导体器件是安置在一块共同的衬底上的。
当支撑半导体器件的衬底在朝向半导体器件的一面覆有反光材料层时，则不朝向簇或者发光设备的出光方向所射出的那一部分光，大多数都被折向出光方向。
按照本发明发光设备的一种结构形式，在半导体器件的输出处安置一个反射镜表面，用以改变半导体器件的出光方向，实际上根据反射镜表面的安置位置，可任意规定发光设备的出光方向。
如果发光设备的出光面尺寸大约相当于支撑半导体器件的衬底面积，则发光设备的出光均匀，因而令人感觉舒服。
如果本发明发光设备按模块方式，由在有时不相同的簇和/或簇群组组合而成，则不需多大花费就可组成一个满足实际上想象得出的任何用途、任何要求的此种发光设备。例如，一个双方向的、具有两个簇群组的发光设备，其每一个簇群组向另一个簇群组发光方向的相反方向发光，则在飞机场上可以作为直的滑行跑道的中线，也可以作为停靠灯使用。倘使发光设备的两个簇群组的发光方向互成夹角，则可用以标明滑行跑道弯曲部分的中线或者用作停靠灯。
如果此发光设备的簇群组具有多个，例如三个或者五个，挨着排列的簇，且相邻簇的发光方向夹角小于180度，则可优化发光设备所发光的空间分布。
倘使要求发光设备是全方位的，则当其簇群组呈弯曲形并构成圆或者圆柱表面时比较有利。
倘使发光设备要向两个方向发光，则当半导体器件成行或者成列来排列时比较有利。倘使要求发光设备向全方位发光，则当其半导体器件排列成圆或者圆柱时较为有利。但也可以有其它的半导体器件排列方法。
如果半导体器件的出光部位具有非球面透镜的形状，则做成反射面的衬底朝向半导体器件一面就可与半导体器件的出光部位本身构成一个基本单元光学系统。因此所发光的使用与分布可以达到最佳。
本发明发光设备的半导体器件可以由无机的或者有机的材料，特别是塑料制成。因而在重量和制造可能性方面有重大优点。
此外，各簇可以由一种塑料浇铸或者注塑而成，其所用塑料可以是一种可再生塑料。可以为各簇选用导热良好的塑料，此塑料也可以是一种抗压强度较高的塑料。
倘使各簇与发光设备的外壳构成一个紧凑的单元，则无需中空的对流空间，而不需要象使用通常的白炽灯或者钨卤素灯时那样还需用金属外壳，因而必须要有中空的对流空间。这样就可以将来自飞机或者车辆的载荷更好地传递到路面上去。
如果本发明发光设备的半导体器件之前置有盖板，可以用之从光学上影响半导体器件所发出的光，则发光设备的发光可以通过光线的聚束和整向而予以改善。
可以给半导体器件配以光学装置以将光线折射和/或全反射，可以制成高效光学装置以便能将光线最佳改变，从而在任何情况下都能满足开始时提到的飞机场运转的要求。
倘使盖板的外侧便于洁净而且予以硬化，则可以降低发光设备的维护费用。最好把盖板外侧制成自洁净的，可以将盖板以适当的方法予以覆膜。
如果把半导体器件埋入一种充填体中，则发光设备的结构可以很紧凑。
倘使埋置半导体器件的充填体在其工作表面或者半导体器件的光出口处有窗口，则前面所讲的，含有衬底在其朝向半导体器件一面的反射面以及半导体器件光出口部位的非球面透镜的基本单元光学系统仍然能够保持效用。
按照本发明发光设备的一种有利的结构形式，充填体由透明的材料，例如一种透明树脂，特别是环氧树脂构成，其折射系数相当于盖板的折射系数。这样就消除了充填体与盖板间界面处的光学损耗。
将各单个的半导体器件做成可全自动或者半自动操作是比较适宜的。
本发明发光设备的簇作为一个备份工作系统的组成部分是适当的，以便在任何情况下都能可靠地避免本发明发光设备完全失效。因为由簇所组成的系统以有备份的方式工作，当某一单个的半导体器件失效时并非必须更换一个簇，本发明发光设备的维护费用得以进一步降低。
为进一步简化本发明发光设备的装配、改装与修理，将本发明发光设备的一个或多个簇制成可互换的部件单元，特别是制成弹夹盒的形式是有利的。现场更换发光设备的一个弹夹盒十分方便。
这种弹夹盒做成按型号“编码”是有利的，让它们只能装进发光设备中为它们安排的位置，这样，现场更换此种弹夹盒时几乎不可能出错。
在一种有利的结构形式下，为实现此种型号编码，可在弹夹盒的外壁加几个突起或者开几条槽，让它们跟发光设备接纳弹夹盒的接纳座处的槽或者突起相对应。这种突起或者槽，无论在弹夹盒上或者在发光设备的接纳弹夹盒的接纳座上，都有助于加固与增强其抗剪切强度。利用接纳座可把弹夹盒所受的负荷和压力转移到路面上，此处的负荷既包括机械的，即静力学和动力学的负荷，也包括由散热而产生的热负荷。为接通弹夹盒，在接纳座上装有一个对周围环境密封的电触点框。为将弹夹盒按所希望的方式接到电源上，接纳座也可装有供电与控制部分。
如果弹夹盒的本体或外壳全部或部分地填以不导电的材料，例如树脂或者塑料，则可避免电化学腐蚀。
倘使在此不导电材料中掺以不导电的充填材料例如玻璃，可以提高弹夹盒的热传导能力与承受负荷的能力。弹夹盒中簇之间的热阻抗降低了，因而簇与弹夹盒本体或外壳间的热传递由对流改为热传导。因为弹夹盒中没有空腔，所以它们自然是不透水、不透气的。
倘使弹夹盒本体或者外壳的外壁，特别是一面底壁是热导体，例如不锈钢或铝，则弹夹盒内部的温度梯度可以降低。
弹夹盒的外壁，至少在其主负荷区，以硬化为宜，这样能在很大程度上避免因刮磨、划痕或者点负载所造成的损伤。此外，这样的增强尤其是在弹夹盒的固定点附近会使负载和剪切负荷在发光设备的安装部件上分布得更好些。弹夹盒或者整个发光设备暴露在外的表壁可以用青玉或者相应的玻璃予以硬化，从而避免因刮磨、物理的或化学的损伤而造成发光设备的效率下降。
当发光设备做成地面航灯时，由于没有空隙，在车辆或者飞机压过发光设备或组成发光设备的弹夹盒时，可确保不产生弯曲应力，仅产生压应力。由于作为地面航灯的这种发光设备因运转光源而产生的温升低于通常发光设备温升的20％，驶过地面航灯的飞机轮胎的热负荷可大为降低。此外，工作人员被灼伤的危险可基本上消除掉。
也可将本发明发光设备做成可用于道路交通路面的标志和标记，例如标识车道方向、车道分界线、限速标识等等。
按照本发明的一种有利的结构，发光设备的本体或者外壳由一种金属的和不导电的材料制成。迄今未能在机场发光设备上实际应用这类材料，因为所使用的钨卤素灯和白炽产生的温度太高。由于本发明所使用的非金属的与不导电的材料是电绝缘的，因而本发明发光设备不存在电化学腐蚀问题。与传统的发光设备上所采用的材料相比，实际上，本发明发光设备所准备使用的材料可以很省钱地制造成任何形状。此外，一项本发明的发光设备的可用的材料还能作为热导体，以便将发光设备产生的热量导向接纳发光设备的安装部件或路面。因为本发明的发光设备的整个本体或整个外壳所选用的材料可作绝缘体，不需再单为绝缘化很多钱。发光设备的本体或者外壳可以选用一种可再生的塑料，从而有其生态学方面的优点。因为本发明发光设备选用的材料比目前已有的寿命更长，所以本发明发光设备的使用周期相应地延长了。
本发明发光设备的半导体器件可以在很低和很高的电位之间调节，其所发光的波长区域在整个调节范围内保持很窄且位置和宽度始终恒定，因而在整个调节范围内都可发射同一颜色的光。
如果本发明装有发不同颜色光的不同的半导体器件，此时不同的半导体器件所发的光是可以任意混合的，则本发光设备所发光的颜色和/或强度可以任意予以调节。这样就可以使用同一个发光设备发出不同颜色的光。为此，如果用不同种类的半导体器件组成发光设备的簇是有利的。半导体器件在一个非常窄的色带宽度上且以高饱和度发光，因而这样一个发光设备的效率得以进一步提高。因为在调节发光强度时所发光的颜色几乎不变，故可选择调整颜色而又顾及效率。使用一个这样结构的本发明发光设备，实际上能够在整个可见光谱区发光，全部技术上有意义的可用颜色都是可以选用的。不需要机械移动灯、滤色器或者其它可产生物理运动的部件。本发明发光设备的相应性能来自静止的调节部件。将各个半导体器件所产生的颜色相加，人眼所看到的光可以有任何颜色，因为不同半导体器件所发的光，在两弧分之后，即相当于离开发光设备半米的距离，就分辨不开了。
使用控制供电的控制装置将发光设备做成可调明暗和/或可开关，是合适的。
当此控制装置为电子光调节器时，可将半导体器件的响应灵敏度与白炽灯或者钨卤素灯的通常响应灵敏度相匹配。这样，本发明的发光设备就可以跟常见的，带有钨卤素灯和白炽灯的发光设备在同一个系统中配合使用。
控制装置可以通过一条供电线路和/或一条单独的电的或者光的数据线路与中央单元接通信号。控制装置可用于调节半导体器件的发光强度。此外，如果发光设备做成双方向或者全方向的发光设备，则可使用控制装置预选在可能的几个方向中的某一个方向上发光。
用此控制装置可调节发不同颜色光的半导体器件的发光强度和数目，因而可用本发明发光设备发出任意强度的任意颜色的光。
此外，此控制装置还能按照某些顺序调节关闭以及必要时进入不同的开启运转状态。
当然，按照本发明发光设备的一种适当的构造型式，可以使用控制装置来监控用作光源的半导体器件的运行状态及功能。
如果本发明发光设备的一个或多个簇具有交互安置的发红色、绿色或蓝色光的半导体器件，就可以发出任意形式的，特别是对于飞机场的运转特别重要的可变白光。这样，可使发光设备以最佳的方式与各种气候条件匹配，当然也可照顾到各种光照条件。因为红、蓝和绿位于色三角的角顶，而且发光设备可以配有所需数目的相应半导体器件，可以用此发光设备按开始时提到的标准产生所指定的所有的颜色。此外还可以用本发明的发光设备完全满足在光传播方面实际上任意给定的要求。
如果本发明发光设备仅需产生红色、黄色、橙色或者绿色，则只需一个或几个簇具有交互安排的发红色和绿色光的半导体器件就够了。不需要发蓝光的半导体器件，因在发射前述几种颜色的光时没有作用。倘使仅需产生前述四种颜色，即红色、黄色、橙色和绿色，则可以省掉发蓝光的半导体器件，从而使本发明发光设备在同等光强度的条件下做到结构尺寸更小。
可以将半导体器件的相邻行相互错开来排列，这样，有时可将半导体器件在衬底上排列得更紧密。
倘使本发明发光设备的控制装置有一个脉冲宽度调制装置，可用以调节供给半导体器件的电能，用此脉冲宽度调制装置使供电与发光设备或者半导体器件的要求最佳匹配，则本发明发光设备的运转可以达到高效率。不需要闸流管控制的供电，它在主电源处会造成典型的调谐损耗与回授损耗。此外，本发明发光设备运转时无闪频效应，不会影响发光设备的准确辨认。
以下就其实施形式用附图详细说明本发明，特别是说明本发明在飞机场领域的应用，附图中
图1是一个作为发光二极管的半导体器件的原理图；图2至4是本发明发光设备一个簇的第一种实施形式的原理前视图、侧视图和上视图；图5至7是本发明发光设备一个簇的第二种实施形式的原理前视图、侧视图和上视图；图8是本发明发光设备第一实施例的顶视图；图9是本发明发光设备第二实施例的顶视图；图10是本发明发光设备第三实施例的顶视图；图11是如图8所示本发明发光设备实施例的截面图；图12是与图11相当，表示的是由按图5至7所示的簇构成的发光设备；图13是本发明发光设备的又一种实施形式；图14至17是含有各种不同半导体器件的簇的原理图；图18是为飞机场航灯设备所规定的颜色；
图19是飞机场航灯设备控制、调节和监控的原理图；图20是本发明发光设备脉冲宽度调制装置输出一侧原理图；图21是本发明发光设备的一种控制装置；以及图22是本发明发光设备控制装置的一种变型。
一个本发明发光设备采用多个半导体器件，在以下所描述的实施形式中它们是发光二极管1。图1原理上所示为发光二极管1，在光从二极管射出的部位做成非球面透镜2，图1特别表示了这一点。
将折光透镜2做成非球面，二极管所发的光可以分布得最佳。
发光二极管1特别是一个亮的或者超亮的发光二极管。
本发明发光设备由许多个前面所描述的发光二极管1组成。多个这种发光二极管可以组合成图2至4所示的簇3。图2至4所示实施例中簇3含有10个发光二极管，它们上下重叠排成两行，每行5个发光二极管。
一行发光二极管的中线，可以相对于相邻行发光二极管的中线倾斜排放。
此簇3的全部发光二极管均无管座直接排在衬底4上，衬底4即发光二极管1的支撑器。簇3有一个基本单元光学系统，包括衬底4上朝向发光二极管1一面的反射层5。此基本单元光学系统还包括发光二极管1的非球面透镜2，它使发光二极管1所发光的使用和分布最佳。非球面透镜2构成发光二极管1实际的工作表面或者光出口。
图2至4所表示的簇3可以做成跟其它同样的或者类似的簇3组合成的模块。簇3的光出口面6上用盖板7封闭，在图2至4中所表示的簇3上盖板与衬底4平行。簇3的光出口面的尺寸基本上相当于衬底4的面积，衬底上几乎完全排满了发光二极管1。
簇3的发光二极管1埋于充满衬底4和盖板7之间空间的充填体8之中，充填体是一种透明的材料，例如树脂。充填体8有个空隙9，它直接对应于簇3的发光二极管1的非球面透镜2所构成的簇3的光出射口。空隙9位于簇3的发光二极管1的工作表面以及充填体8之间，以免丧失由衬底4的反射层5跟发光二极管1的非球面透镜2所构成的基本单元光学系统的功用。
充填体8的材料的光折射系数应相当于构成盖板7的材料的折射系数。这就可以避免充填体8与盖板7间接触面上的光学损耗。
簇3的盖板7的外面是硬化了的并且光滑化，它还可以做成能够自洁净。
在图2至4所示的簇3的实施形式中，图3中箭头所示的簇3的光射出方向垂直于衬底4的平面。
在图5至7中所表示的簇3的实施形式中，图6中箭头所表示的簇3光射出方向折转了90度，为此在簇3的发光二极管1和光出口面6之间安放了一块镜面10。在所示的实施例中，镜面10把光线折转90度，使之平行于簇3的衬底4的平面而穿过其光出口面6或其盖板7射出。
图8表示的是一段直的滑行跑道的滑行跑道中线灯和停靠灯。此处是所谓双方向发光设备，其第一簇群组11向箭头13所指示的方向出光，其第二簇群组12向箭头14所指示的跟簇群组11相反的方向出光。
图8所示的发光设备是一个结构紧凑的装置，其两个簇群组11和12装在共同的外壳15中。外壳15中的两个簇群组11和12之间及图8中两个簇群组11和12的侧面的空间填以适当的材料。外壳15可以由金属制成。
除了出光方向不同之外，簇群组11和簇群组12相对应，故以下仅详细说明图8中右侧的簇群组11。
簇群组11有三个簇3，挨着排成一行，每个簇3都可以具有例如图2至4所示的结构形式。中间一个簇3跟滑行跑道的中线16成直角并与此中线16在其中间区域相交。两侧的两个簇3各与中间的簇3相交成一个比180度略小的角度。这样，水平光分布更高效。图8中的发光设备的外盖经硬化过且光滑化，从而其外表面易于洁净。
图9所示的发光设备也用于标记滑行跑道的中线，但用于滑行跑道的弯曲部分，并且用作该处的停靠灯。它跟图8所示发光设备的不同处在于，图9中的两个簇群组11和12的出光方向相交成角度，而且每个簇群组各由5个单个的簇3组成，各簇仍具有图2至4所示的结构形式。两个簇群组11和12的中间簇3相对于发光设备的中线CL错位且倾斜，因为这里是滑行跑道的弯曲段。两个簇群组11和12的簇3各与其相邻的簇3有一个α夹角，此角略小于180度。
图10所示为一个在所有方向上都发光的发光设备，也可以用于标记滑行跑道。图中所示的结构形式有6个弯曲的簇17，它们一道构成一个满圆，但相互间由结构筋18所分隔开。用此6个弯曲的簇17可以向实际上所有的方向发光。
此前用图8至10所描述的发光设备的外光学表面可以做成透明的以及硬化过的，例如用青玉或者表面硬化过的玻璃，以避免因刮磨及物理的或化学的损伤造成发光设备的效率下降。可以将外光学表面这样硬化或者覆膜，使得也许会存在的费涅耳损耗(fresnell’sche Verlust)得以降低。
图11和12是发光设备的截面图，相当于图8至10所示的发光设备，用作地面照明灯。它们间的主要区别在于，图11所用的簇3是图2至4所介绍的结构形式，而图12所用簇3是图5至7所介绍的结构形式。
图11和12中的发光设备的主要部分位于地平面19以下。图11和12中的箭头标明此地面照明灯的出光方向。从图11中尤其能够看出，地面照明灯含有簇3的那一部分做成弹夹盒20的形式，弹夹盒构成一个易于更换的单元。这种地面照明灯可以含有一个或者多个弹夹盒20。根据发光设备的结构，可以用多个同类型的弹夹盒，必要时也可用不同类型的弹夹盒组成发光设备。
弹夹盒20以按结构形式给予“编码”更为有利，此结构形式编码与其在发光设备中的位置相匹配。这样，现场更换弹夹盒20时几乎不可能出差错。此种结构形式编码在弹夹盒方面可取突起或者凹槽的形式，相应地在发光设备的接纳座21方面则是凹槽或者突起。把弹夹盒20和接纳座21做成浮雕状或者带凹陷状，将有助于增加抗剪切负荷的能力。
弹夹盒20的本体或者外壳完全或部分地填以不导电的材料，例如树脂或者塑料。这就避免了电化学腐蚀。可以在此不导电材料中添加导热材料，例如玻璃，从而提高弹夹盒20的热传导能力和承受负荷的能力。
簇3与弹夹盒20的本体或者外壳之间的热传递是基于热传导而不是空气或气体的对流，从而弹夹盒20的热阻抗大为下降。
因为没有对流气体存在，当飞机或者车辆有时压到弹夹盒20上时，不引起弯曲应力，而只引起压应力，后者的承受或者导出是较容易的。
由于弹夹盒20内部没有空腔，从而没有对流气体，故弹夹盒20自然就是水密的和气密的。
弹夹盒20中的温升不到使用通常的钨卤素光源的发光设备的20％，从而大为减少飞机或车辆轮胎的热负荷，排除了操作和维护人员受到灼伤的危险。
弹夹盒20的底壁可以用热导体制造，例如不锈钢或者覆膜铝。弹夹盒20内部的温度梯度将因此而降低。
弹夹盒20的外表面可予以硬化，例如用不锈钢制造，从而避免由刮磨、划痕或点负载所造成的损伤。
弹夹盒20的紧固点可以加固，以便能将安放弹夹盒20的结构或者接纳座21上的负载和剪切负荷分布得更好。
将能源接入或者信号传给弹夹盒20，使用自洁净和自密封的触点。设有对环境水密封与蒸汽密封的保护。
由于发光设备由发光二极管1构成，弹夹盒20与发光设备其它部分的供电传输在一个很低的电压水平上进行，从而带电更换弹夹盒时不会损伤电触点，也没有工作人员受电击的危险。电压水平在一个大约25伏特的电压峰值以下。
弹夹盒20安放在发光设备的供电和控制装置22之上。
因为弹夹盒设计得基本上没有空腔，所以它能够抗受100G的机械负荷与不超过30G的振动负荷。发光设备是否通电这一点并不重要。
弹夹盒20上的负载和负荷通过接纳座21而传递给路面。这里指的是静力的和动力的机械负载以及热负荷，热负荷来源于需要发散所产生的热量。
图13所示是一个按通常方式置于路面之上的发光设备的结构形式。该形式也是模块式的弹夹盒20，置于供电和控制装置22的上面。供电和控制装置22用可松开的连接器23装在地平面19的上方。
图14是由发出红、绿和蓝色光的发光二极管1所组成的簇3的原理图。各色发光二极管1的发光强度是可调的，调整方法下面再讲。因为三种颜色中每一种的发光二极管的发光强度可任意调节，用图14所示的簇3可在实际上全部可见光谱内发光，且具有各种强度。特别是联系到图18，通过红、绿和蓝色可以以各种强度为可能有的信号发出每一种设想所需颜色的光。
用这样一种簇3也可以发出各种强度的白光，而通常的发光设备难于做到这一点。这是因为色谱中的红、绿和蓝色约位于描述可见光区的三角形的角上，正如图18所示。
簇3所发出的光在2弧分的距离上，相当于在10米的距离上观察，已分不出其各单个光源，这就可以用来作任何用途所想要的颜色与强度的光。这特别符合在航空中适用的ICAO、FAA、DOT,CIE和MIL-C-25050标准。
如已提到过的，含有发红、绿和蓝光的发光二极管1的簇3，最适宜于用来发可变的白光。如前已提及，这三种颜色位于图18中可见的符合前述标准的三角形的外角顶。
为标明滑行跑道标记和飞机的路由标志，仅仅需要4种颜色就够了，即红(R)、黄(Y)、橙黄和绿(G)。对于这些用途，使用仅含有两种不同发光二极管的簇，即发红光和绿光的，则更简单和更便宜。这种簇3示于图15中。此处可省掉发蓝光的发光二极管。
图16和图17中的簇3跟图14和图15中的簇3的差别仅在于，其各个发光二极管1不是排在相互交错的行里，图16和17中的簇3的上、下排列的发光二极管1相互不错开。
市场上可以买到不同厂家生产的各色发光二极管。如Toshiba公司生产的发红色、橙色和黄色光的发光二极管，Hewlett-Packard公司生产的发琥珀色、橙色、红橙色和红色光的发光二极管，Ledtronics公司生产的发绿色、黄色、橙色、红色和蓝色光的发光二极管。
使用脉冲宽度调制装置24可以控制给发光二极管1的供电，其能源损耗极少。用一个初始化方法调准电流峰值以一个标准发光二极管为基准，比较一串发光二极管上的压降相对于此基准发光二极管的压降，按照此比较的结果确定发光二极管的型号。
图19说明本发明的发光设备的控制以及如何将之纳入或者一体化到一个飞机场的控制系统中去。
飞行交通中心25、避让中心26以及维护中心27以适当的方式跟路线与登机口控制站28相连通。此控制站28又跟分站29、30、31相连。图19仅具体示出分站29。
需要指出的是，图19示出的控制站28跟分站29、30、31之间是星形连接，而原则上也可采用环形连接或者总线连接法。
分站29有个分控制设备32，带有控制台33。本发明发光设备的控制设备22本身各通过一个CCR 34和主线路35连到分控制设备32上。
在图21和图22中详细示出的控制设备22具有前已提及的脉冲宽度调制装置24。其输出功率可调，如图20所示，其上部表示脉冲宽度调制装置24的低强度输出功率，其下部表示脉冲宽度调制装置24的高强度输出功率。
图21和图22中控制设备22的差别仅仅在于，图21中的控制设备22无单独的数据线路36，而仅有一条供电线路37，同时也用它来传输数据。
控制设备22还有一个功率适配与传感器单元38，它与脉冲宽度调制装置24以及控制器39相连。
脉冲宽度调制装置24也连到控制器39以及一个出口传感器40上，后者本身也连在控制器39上且发光设备的发光二极管1是通过它控制着的。控制器39通过调制解调器41以及一个连接线路42连到供电线路37或者数据线路36上。
Intel8051这种型号的仪器可以用作控制器39。分控制设备32可以是一台微机，或一台SICOMP微机。
发光设备的控制包括调节发光二极管1的发光强度、选择发光设备发光的方向、选择发光颜色、闪光编码或者光脉冲的时间顺序、按时间开启或者关闭设备、监控发光二极管1、自动选择“开电压默认启动”，以及在控制失灵时自动选择“回落默认”。还可有其它特征。
对控制设备22的输入功率进行自动监测并使其与发光设备的需要相匹配。
对于标准的恒定电流串联电路输入功率，则把脉冲宽度调制装置24的输出功率与钨卤素灯或者白炽灯的典型的指数响应特性相匹配，以便能将本发明发光设备跟通常的发光设备组合到同一个回路之中。
调制解调器42将从供电线路37或者数据线路36中来的经调制过的控制信号编码并将其与控制信号配位。调制解调器42交替地将从发光设备来的监控信号调制与编码，以便提供给中央控制与监控系统。调制解调器41在两个方向上工作，以便能将控制和监控信号传送得当。
控制设备22的一个组成部分是监控部件，用此部件监控发光设备的导线断裂、接地、接线出毛病等等。也可以用一个硒光电管来监控簇3的功能。
权利要求
1．一种用于在飞机场的交通面上发信号及标志或者标记飞机场交通面，例如起飞跑道、着陆跑道、滑行跑道等等的发光设备，其具有直接发出可见光的光源(1)，其特征在于，使用半导体器件(1)作为光源。
2．按权利要求1所述的发光设备，其中半导体器件(1)是发光二极管(LED)或者发光聚合物。
3．按权利要求1或2所述的发光设备，其中多个半导体器件构成一个簇(3)。
4．按权利要求3所述的发光设备，其中以2至200个，优选以2至30个半导体器件(1)组成一个簇(3)。
5．按权利要求3或4所述的发光设备，其中用多个簇(3)组成簇群组。
6．按权利要求5所述的发光设备，其中1至30个，优选以1至16个簇(3)，组成一个簇群组(11、12)。
7．按权利要求3至6中任一项所述的发光设备，其中一个簇(3)的半导体器件(1)排放在共同的衬底(4)上。
8．按权利要求1至7中任一项所述的发光设备，其中所述各个半导体器件(1)无管座。
9．按权利要求7或8所述的发光设备，其中支撑半导体器件(1)的衬底(4)在其朝向半导体器件(1)的一面覆有一层反光材料层(5)。
10．按权利要求1至9中任一项所述的发光设备，其中半导体器件(1)的输出侧放置有个镜面(10)，用以改变半导体器件(1)的输出方向。
11．按权利要求7至10中任一项所述的发光设备，其中其出光面(6)的尺寸约相当于支撑半导体器件(1)的衬底(4)的面积。
12．按权利要求3至11中任一项所述的发光设备，它按模块方式由必要时不同的簇(3)和/或簇群组(11、12)组成。
13．按权利要求12所述的发光设备，其被设计成双方向发光，并具有两个簇群组(11、12)，其中每一个向另一个的相反方向发光。
14．按权利要求12所述的发光设备，其被设计成双方向发光，并具有两个簇群组(11、12)，二者发光的方向夹一角度。
15．按权利要求13或14所述的发光设备，其中每一个簇群组(11、12)均有多个，例如3或5个挨着排列的簇(3)，且相邻簇(3)间的夹角小于180度。
16．按权利要求12所述的发光设备，其被设计成全方向发光，其簇群组弯曲排列并构成一个圆或者圆柱面。
17．按权利要求1至16中任一项所述的发光设备，其中所述半导体器件(1)排成行或列。
18．按权利要求1至16中任一项所述的发光设备，其中所述半导体器件(1)排成圆或圆柱。
19．按权利要求1至18中任一项所述的发光设备，其中所述半导体器件(1)的出光部位(2)成非球面透镜形状。
20．按权利要求1至19中任一项所述的发光设备，其中所述半导体器件(1)由无机的或有机的材料，特别是塑料制成。
21．按权利要求3至20中任一项所述的发光设备，其中各个簇(3)优选使用可再生的塑料浇铸或注塑而成。
22．按权利要求3至21中任一项所述的发光设备，其中各个簇(3)由导热良好的材料制成。
23．按权利要求3至22中任一项所述的发光设备，其中各个簇(3)由抗压的塑料制成。
24．按权利要求3至23中任一项所述的发光设备，其中簇(3)与发光设备外壳(15)构成一个紧凑的整体。
25．按权利要求1至24中任一项所述的发光设备，其中所述半导体器件(1)之前放有一块盖板，可用它从光学上影响半导体器件(1)的出射光。
26．按权利要求25所述的发光设备，其中，其出光可用盖板(7)予以聚束或者定向。
27．按权利要求25或26所述的发光设备，其中所述半导体器件(1)配有一个光学装置，用以将光线折射和/或全反射。
28．按权利要求25至27中任一项所述的发光设备，其中其盖板(7)的外侧是容易洁净的和硬化了的。
29．按权利要求28所述的发光设备，其中盖板(7)的外侧是覆膜的。
30．按权利要求1至29中任一项所述的发光设备，其中所述半导体器件(1)埋于充填体(8)之中。
31．按权利要求30所述的发光设备，其中所述半导体器件(1)的充填体(8)在其工作表面或者光出口(2)处有一空隙(9)。
32．按权利要求30或31所述的发光设备，其中充填体(8)由一种透明的材料，例如透明的树脂，特别是环氧树脂构成，其折射系数最好跟盖板(7)的相当。
33．按权利要求1至32中任一项所述的发光设备，其中各个半导体器件(1)可全自动或者半自动地予以操作。
34．按权利要求3至33中任一项所述的发光设备，其中簇(3)是一个备份工作系统的一部分。
35．按权利要求3至34中任一项所述的发光设备，其中发光设备的一个或多个簇(3)做成可互换的分单元，特别是弹夹盒(20)。
36．按权利要求35所述的发光设备，其中弹夹盒(20)按型号编码。
37．按权利要求36所述的发光设备，其中在其弹夹盒(20)的外侧做出突起或者凹槽，它们跟发光设备上接纳弹夹盒(20)的座(21)上的凹槽或突起相匹配。
38．按权利要求35至37中任一项所述的发光设备，其中弹夹盒(20)的本体或外壳全部或部分地用一种不导电的材料，例如树脂或者塑料充填。
39．按权利要求38所述的发光设备，其中所述不导电材料中添加了一种不传导的充填材料，例如玻璃。
40．按权利要求35至39中任一项所述的发光设备，其中所述器壁，特别是弹夹盒(20)的本体或者外壳的底壁由热导体，例如不锈钢或者铝制成。
41．按权利要求35至40中任一项所述的发光设备，其中弹夹盒(20)的外侧，起码是在其主要承受负荷部分，经过硬化。
42．按权利要求1至41中任一项所述的发光设备，它被设计成地面航灯。
43．按权利要求1至42中任一项所述的发光设备，其本体或外壳用非金属的不导电材料制成。
44．按权利要求1至43中任一项所述的发光设备，其中半导体器件(1)可以在很低的与很高的电位之间调节。
45．按权利要求1至44中任一项所述的发光设备，其中它具有发不同颜色光的各种半导体器件(1)，而其不同半导体器件(1)所发的光可任意混合。
46．按权利要求1至45中任一项所述的发光设备，其中用于控制供电的控制装置(22)可用以调明暗和/或开关。
47．按权利要求46所述的发光设备，其中所述控制装置有一个电子调光器。
48．按权利要求46或47所述的发光设备，其中所述控制装置(22)经供电线路(37)和/或单独的电的或者光的数据线路(36)与中央单元交换信号。
49．按权利要求46至48中任一项所述的发光设备，其中半导体器件(1)可用控制装置(22)来调节发光强度。
50．按权利要求46至49中任一项所述的发光设备，其中，可用之将光射向多个不同的方向，用其控制装置(22)可选择出一个或多个发光方向。
51．按权利要求46至50中任一项所述的发光设备，其中，用其控制装置(22)可选定发出不同颜色的发光二极管(1)的发光强度及数量，从而可用此发光设备发出任意强度的、任意颜色的光。
52．按权利要求46至51中任一项所述的发光设备，其中，可用其控制装置(22)选定某些顺序来关闭以及必要时开启运转。
53．按权利要求46至52中任一项所述的发光设备，其中半导体器件(1)的运转状态及功能可用控制装置(22)予以监控。
54．按权利要求3至53中任一项所述的发光设备，其一个或多个簇(3)具有交替排列的发红色、绿色或者蓝色光的半导体器件。
55．按权利要求3至53中任一项所述的发光设备，其一个或多个簇具有交替排列的发红色或者绿色光的半导体器件(1)。
56．按权利要求3至55中任一项所述的发光设备，其中相邻行的半导体器件是错位排列的。
57．按权利要求46至56中任一项所述的发光设备，其中控制装置(22)具有脉冲宽度调制装置(24)，可用之调整向半导体器件(1)供应的电能。
全文摘要
一个用于在飞机场的交通面上发信号以及标志或者标记飞机场交通面,例如起飞跑道、着陆跑道、滑行跑道等等的发光设备,其使用直接发出可见光的光源(1)。为降低此种发光设备的能耗与维护费用,建议使用半导体器件作为光源。
文档编号F21V5/04GK1226311SQ97196626
公开日1999年8月18日 申请日期1997年5月23日 优先权日1996年5月23日
发明者迈克尔·范德伦, 让－克劳德·范德伍尔德 申请人:西门子公司