專利名稱：機場跑道探照燈用配合氙燈的反光鏡的制作方法
技術領域：
本發明涉及光學反光鏡，屬于G02b17/00類以及所用的光源，一種機場跑道探照燈用配合氙燈的反光鏡。現有的這類產品是以碳精電弧燈作為光源，與標準拋物面反光鏡組合成聚光照明系統，其工作原理見附

圖1。位于拋物面反光鏡1焦點F的碳精電弧燈經反射后的出射光束擴散角為2.5～3°，以保證在跑道上有一定的光束厚度。然后，通過柱面鏡3將光束水平方向拉開(向左17°，向右30°)，使跑道在整寬范圍內得到良好的照明。這是飛機著陸時所必需的照明條件。但是，該系統的最大缺陷是由于采用了發光區較大的碳精電弧燈，促使反光鏡的焦距f和口徑相應地增大，而反光鏡的有效包容角卻很小。這就造成了整機結構龐大，而光利用率很低。由于碳精燈在工作時還伴隨發出有害煙霧，不僅污染鏡頭而且對操作人員身體健康十分有害。
本發明的目的是提供一種光利用率高、設備尺寸小的機場跑道探照燈用配合氙燈的反光鏡。
這種機場跑道探照燈用配合氙燈的反光鏡，由光源和拋物面反光鏡構成聚光照明系統，其特征是a、光源采用氙燈，反光鏡為多參數拋物面的曲面反光鏡，將氙燈光源置于曲面反光鏡的焦點上，其出射光束擴散角為0.1°～5°的范圍；b、該曲面反射鏡的曲面是以焦點為支點，將拋物線轉動一個△角，出現一個新曲線，這一新曲線對光軸所形成的徊轉曲面便構成了多參數拋物面；c、探照燈的曲面反光鏡以如下參數限定多參數拋物面△＝0.1°～5°焦距f＝40～200mmd、氙燈的光源功率為500～15000w。
小型飛機，特別是軍用飛機，本身不帶照明裝置。飛機著陸時，照射跑道的探照燈光束必須有2.5°～3°的擴散角才能將整個機身高度置于光束中。為滿足這一照明要求，又盡量使裝置小而靈活，該系統采用了現代最杰出的光源--超高壓直流短弧氙燈。其優點是發光效率高、點源性質強、色溫(5600°k)接近太陽光譜以及使用操作方便。由于氙燈發光區極小，如以常用的拋物面反光鏡與其組合，其出射光束擴散角最多只能達到2°左右，無法滿足該用途的要求。本發明的反光鏡出射光束擴散角用于飛機著陸時可達0.1°～5°，光源功率卻用原有的2/3，但出射光束強度卻增加30％以上，節能效果顯著，并提高照明光強度，而且由于反光鏡口徑減小了一半，使整個照明系統結構縮小一倍，增強了使用的機動功能。由于氙燈的色溫與太陽光譜非常接近，利用這種多曲面反光鏡的探照燈可使飛機跑道在夜航時與白晝太陽的照射有相同的視覺效果，從面提高了夜航飛機的降落條件。
本發明設計出多參數拋物面反光鏡獲得了理想的出射光束擴散角。下面結合附圖來說明附圖1是現有技術的聚光照明系統圖；附圖2是本發明反光鏡多參數拋物面的形成示意圖；附圖3是離焦時的光源輻射示意圖；一、多參數拋物面的設計1、多參數拋物面的形成多參數拋物面是由標準拋物面加入一個參量△角演化來的。參照圖2，曲線 是以op為極軸的拋物線。F為其焦點。現以F為支點，將 沿逆時針方向轉△角。則曲線由 轉到 ，極軸由op轉到 ，以op為對稱軸， 的徊轉曲面就稱為多參數拋物面。從而得出，當光源位于F時，反射光束的擴散角比標準拋物面時增加△角。
2、曲面的極坐標方程R=2f1-cos(ψ-Δ)---[1]]]>式中；R-向徑，ψ-極角3、曲面的參數方程 其中XY為曲面在直角坐標系中的坐標二、多參數拋物面的光學設計多參數拋物面反光鏡的光學設計程序(1)是首先確定標準拋物面的焦距f。這是在假設一系列f值時對光束擴散角α及β的計算。其中α角是指光束在光軸上方夾角(逆時針方向)，β表示光束在光軸下方的夾角(順時針方向)，當滿足關系式u＝α＋Δ＝3/2°，且Δ≈1/2β時的焦距f和Δ就確定了曲面的基本結構參數，能滿足光束擴散角2u≥3°的要求。同時，能使照明光束中心具有足夠的輻射強度。
光束擴散角α及β的計算公式由下面給出，參照圖3。
1、當光源位于焦點(Δf＝0)時，則有α=β=sin-1[rf+x]---[3]]]>此時，上下擴散角對稱于光軸。
2、當光源向頂點離焦時， 3、當光源向遠離頂點離焦時 其中γ為光源發光區半徑，xy為光束在反光鏡入射點的坐標。一般情況下，Δf為光源的離焦量。當y＝1/2d時具有最大的α角。d是反光鏡中心孔直徑。
當獲得合適的f和Δ后，曲面便被完全確定，至于反光鏡的其它參數，例如包容角、口徑、深度等，可按常規設計進行。
三、通過一個實例1來解釋上述[3]、[4]、[5]式；當光源采用7000w超高壓直流短弧氙燈時，則γ＝1mm，氙燈泡殼直徑為∮75mm，要求f≥75/2＋15mm＝52.5mm(泡殼與反光鏡至少應有15mm的距離)。當要求光束擴散角2u≥3°時，按上述[3]、[4]、[5]公式進行的一系列運算，結果取f＝58m，當Δf＝0.5mm時，α＝1.16°，β＝-0.63°，取Δ＝0.34°時，2u＝3°。反光鏡的外徑∮480mm，包容角ω＝120°。
該發明的飛機著陸探照燈照明系統與現有產品CT-90型著陸探照燈相比，光源功率由原來11700w降至7000w時，而出射光束強度卻增加30％以上。反光鏡口徑減小一半。
例2；該光學系統還可以擴大應用范圍，比如用于夜間外景照明或場地照明等，可根據需要選擇氙燈功率為w＝500～15000；與其對應的氙燈泡殼直徑∮＝30～150mm，因此，反光鏡的焦距范圍是Δ＝0.1°～5°。按本發明提供的光學系統設計方法，同樣可以獲得良好的照明效果。
權利要求
1.一種機場跑道探照燈用配合氙燈的反光鏡，由光源和拋物面反光鏡構成聚光照明系統，其特征是a、光源采用氙燈，反光鏡為多參數拋物面的曲面反光鏡，將氙燈光源置于曲面反光鏡的焦點上，其出射光束擴散角為0.1°～5°的范圍；b、該曲面反射鏡的曲面是以焦點為支點，將跑4物線轉動一個△角，出現一個新曲線，這一新曲線對光軸所形成的徊轉曲面便構成了多參數拋物面；c、探照燈的曲面反光鏡以如下參數限定多參數拋物面△＝0.1°～5°焦距f＝40～200mmd、氙燈的光源功率為500～15000w。
全文摘要
一種機場跑道探照燈用配合氙燈的反光鏡，采用超高壓直流短弧氙燈作光源，與多參數拋物面反光鏡組合，獲得了預定的出射光束0.1°～5°的擴散角。該探照燈的曲面反光鏡以如下參數來限定多參數拋物面Δ＝0.1°～5°，焦距f＝40～200mm。這種新設計方法產生的光學系統具有較高的光利用率、節能效果顯著、縮小了整機的外形尺寸和具有與太陽光譜接近的色溫，從而改善了設備使用的機動性能和夜航飛機的降落條件。
文檔編號G02B17/00GK1114726SQ9411036
公開日1996年1月10日 申請日期1994年7月5日 優先權日1994年7月5日
發明者趙朝宜 申請人:機械工業部沈陽儀器儀表工藝研究所