用于机场跑道灯的红外光源的制作方法

用于机场跑道灯的红外光源
1.本技术要求2019年4月18日提交的美国临时申请序列号62/835822的优先权，通过引用构成本技术的一部分。
技术领域
2.本技术的发明涉及机场跑道照明设备。更具体地，本发明涉及一种用于跑道灯等的新型红外(ir)光源。
3.本公开涉及用于机场跑道的进近灯，更具体地说，涉及用于跑道进近灯的节能半导体光源。


背景技术：

4.参考文献(引用并入)
5.本技术的发明涉及一种用于跑道照明设备的红外(ir)光源。kim在专利号为9,853,413的专利中公开了一种机场跑道进近照明设备，通过引用将其并入以显示该设备，并构成本技术说明书的一部分。wallace等人在专利号为7,023,361的专利中公开了一种隐蔽跑道照明设备和方法，并通过引用并入以显示相同内容，并构成本技术说明书的一部分。tartock在专利公开号为us2010/0080542的专利中公开了一种红外led设备和表面加热器，并通过引用将其并入以显示相同内容并且形成本技术说明书的一部分。wang等人在专利公开号为us2006/0083017的专利中公开了一种用于导航设备的固态照明设备，并通过引用将其并入以显示相同内容并构成本技术说明书的一部分。wang等人在专利号为7,357,530的专利中公开了一种用于导航设备的照明设备，并通过引用将其并入以显示相同内容并构成本技术说明书的一部分。tidhar在专利公开号为8,508,128的专利中公开了一种用于提供可被热成像单元检测到的热能辐射的系统，通过引用将其并入以显示该系统并构成本技术说明书的一部分。beukema在专利号为8,651,686的专利中公开了一种用于照明机场的照明单元，并通过引用并入以显示相同的内容，并构成本技术说明书的一部分。glassner等人在专利号为7,629,601的专利中公开了一种led闪光灯，并通过引用并入以显示相同内容，并构成本技术说明书的一部分。cuypers等人在专利号为7,300,186的专利中公开了一种用于信号和/或标记目的的吸塑灯，并通过引用并入以显示相同内容并构成本技术说明书的一部分。laenen等人在专利号为7,175,314的专利中公开了一种用于照亮物体和/或标记车道的单向照明装置，优选地在机场区域中并且通过引用并入以显示相同内容并且形成本技术说明书的一部分。laenen等人在专利号为8,128,254的专利中公开了一种嵌入式安装的闪光灯，并通过引用并入以显示相同内容并构成本技术说明书的一部分。forssen等人在专利公开号为us2009/0091268的专利中公开了一种具有led的机场照明，并通过引用并入以显示相同内容，并构成本技术说明书的一部分。runyon等人在专利号为5,485,151的专利中公开了一种机场照明系统并且通过引用并入以显示相同并且形成本技术说明书的一部分。hansler等人在专利号为7,083,315的专利中公开了一种使用发光二极管的高架机场跑道和滑行道边缘灯，并通过引用并入以显示相同内容并构成本技术说明书的一部分。laenen
等人在专利公开号为us2010/0033966的专利中公开了一种用于飞机进近引导的滑翔角灯，并通过引用并入以显示相同内容并构成本技术说明书的一部分。deboeck等人在专利公开号为us2013/0094192的专利中公开了一种高架机场led照明设备，并通过引用并入以显示相同内容，并构成本技术说明书的一部分。hughes在专利号为6,600,274的专利中公开了一种用于飞机照明系统的led电流调节电路，通过引用将其并入以显示相同内容，并构成本技术说明书的一部分。bastiani等人在专利号为9,206,961的专利中公开了一种led高架灯具和方法，并通过引用并入以显示相同内容，并构成本技术说明书的一部分。cassandra等人在专利号为9,657,906的专利中公开了一种发光二极管跑道端识别灯系统并且通过引用并入以显示相同内容并且形成本技术说明书的一部分。还通过引用并入本技术中的是来自联邦航空管理局的标题为“照明系统
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带有跑道对准指示灯(malsr)的中型进近灯系统”的附录文章。
6.背景
7.机场跑道进近灯用于协助飞机降落在跑道上。现有技术的跑道进近灯包括热源，例如白炽灯和卤素灯。除了可见光谱的成分之外，热源还发射红外光谱成分。当天气条件良好且能见度良好时，着陆时，飞行员在观察跑道进近灯光时，可使用肉眼辨别可见光谱的成分。然而，当天气条件不利或能见度不好时，飞行员使用红外(ir)摄像机或驾驶舱内配备的增强型飞行视觉系统(efvs)检测热源发出的红外线，以确保安全着陆。
8.跑道进近灯所用热源的功耗非常大(约100瓦至500瓦)。因此，热源极为低效，因为将能量从输入电功率转换为光功率的量子效率非常低，并且将生成的光束模式转换为所需的光束模式的光束整形机制很难，导致高耦合损耗。
9.因此，最近出现了对具有节能发光二极管(led)光源的进近灯的需求。然而，在实际情况下，节能led(例如，稳定燃烧的白光led和阈值绿光led)只有可见光谱，几乎没有红外波长。因此，led光源不适合作为下一代机场系统的跑道进近灯，因为在恶劣或低能见度天气条件下无法安全使用。
10.为了解决这个问题，已经尝试寻找一种高效的红外(ir)光源，用于机场跑道进近灯。然而，仍然需要为跑道灯提供足够强度的高效红外光源。


技术实现要素：

11.本技术的发明涉及机场跑道照明设备。更具体地，本发明涉及一种用于跑道灯等的新型红外(ir)光源。在这方面，本发明涉及在机场跑道中使用的进近灯，更具体地说，涉及包括用于跑道进近灯的节能半导体红(ir)外光源的进近灯。
12.根据本发明的一个方面，提供了一种进近灯，其包括用于跑道照明设备的红外(ir)光源，所述红外光源利用新型红外(ir)光源。
13.更详细地说，本发明涉及一种进近灯，其包括包括氮化硅红外光源的红外(ir)光源。现已发现，氮化硅红外(ir)光源产生跑道应用所需的红外强度，并产生所需的红外焦点，用于抛物面反射器，以跑道应用所需的光束形状向外引导红外。虽然碳化硅等材料过去曾被用于产生红外辐射，但申请人发现碳化硅红外光源在跑道应用中无法有效工作。在这方面，碳化硅红外(ir)光源已在实验室使用多年。然而，尽管碳化硅红外(ir)光源在实验室环境中工作良好，但申请人发现它们在跑道应用中不起作用。碳化硅光源不能产生所需的
红外强度，以传输跑道应用所需的红外距离。此外，碳化硅红外(ir)光源不具有与抛物面反射器一起使用所需的光束浓度，其中由于产生的红外线与抛物面反射器的焦点隔开，因此大部分红外输出未被利用。此外，碳化硅红外(ir)光源的尺寸增加以产生所需的红外输出，导致更多的红外辐射在远离抛物面反射器的焦点的位置产生。进一步地，当碳化硅红外(ir)光源长时间工作时，其电学性质以及光学性质不会随时间保持不变。碳化硅光源的特性往往会发生显著漂移，这也会妨碍在跑道应用中的有效使用，并产生更大的效率损失。因此，当使用碳化硅红外(ir)光源以及与跑道应用所需的抛物面反射器类型一起使用时，存在效率损失。通过使用氮化硅，红外强度在红外水平和波长范围内都显著增加。此外，可以在更紧密或更紧凑的红外焦点中产生红外光，其中已发现其与抛物面反射器一起非常好地工作，以更低的功耗将红外光传播到更远的距离。此外，氮化硅光源产生的红外光源随时间保持恒定，特性漂移最小。
14.根据本发明的另一方面，红外(ir)光源被配置为在par型灯内工作，其中该应用的进近灯可以简单地拧入现有的跑道照明系统中。因此，本技术的发明可用于任何可用的交流电压插座。这可以包括但不限于使用本技术的par型灯替换一定数量的led灯。
15.根据本发明的另一方面，par型灯可以被修改，以进一步增强红外(ir)光源的红外输出，而不必修改现有的跑道照明系统。
16.已经发现，本应用的发明可以利用现有的跑道照明系统和现有的交流电压插座，但以较少的能量产生宽带红外辐射。
17.根据本发明的其他方面，进近灯可包括高效率红外(ir)光源和高效率可见光源，其中进近灯可更有效地产生红外输出和可见光输出。此外，双源光源可以被配置为par型灯，并且甚至可以用于替换跑道照明系统中的所有跑道灯。
18.根据本发明的其他方面，红外(ir)光源可以包括石英窗，该石英窗可以是par型灯的覆盖层，以进一步改善光的红外输出。
19.根据本发明的其他方面，红外(ir)光源可以包括一个或多个滤波器。
20.根据本发明的某些方面，滤波器包括石英窗。
21.根据本发明的其它方面，滤波器可包括阻挡低于某一水平的辐射的“高通”滤波器。在一组实施例中，滤波器低于约1.5微米。在另一组实施例中，其低于约2微米。
22.根据本发明的甚至其它方面，红外(ir)光源可包括阻挡高于某一水平的辐射的“低通”滤波器。
23.根据本发明的其它方面，红外(ir)光源可包括组合滤波器，其中可包括一个以上的滤波器。例如，滤波器可以包括“高通”滤波器和“低通”滤波器，当与红外(ir)光源结合使用时，该滤波器可以产生特定波长范围。这可以包括一个红外(ir)带通滤波器，它只允许所需的波长范围通过。基本上，这可以充当低通和高通滤波器，其中滤波器抑制(衰减)期望范围之外的频率。
24.根据另一实施例，进近灯可包括一个或多个选择性控制装置，其被配置为使所有红外(ir)光源和可见光源彼此独立地操作。因此，根据天气条件，红外(ir)光源可以独立工作和/或与可视光源一起工作。此外，红外(ir)光源的选择性控制可用于其他目的，例如当仅需要可见光源但冰雪阻碍了光的可见度效率时，从光透镜融化冰雪。
25.本发明的这些和其他目的、方面、特征和优点对于本领域技术人员来说，在阅读下
文所述的本发明的详细描述以及将在下一节中描述的附图后将变得显而易见。
附图说明
26.本发明可以在某些部分和部分布置中采用物理形式，其优选实施例将在构成本发明一部分的附图中详细描述和说明，其中：
27.图1是malsr示意图，或中等强度进近照明系统的示意图；
28.图2是根据本技术发明的某些方面的灯的立体图；
29.图3是用于图2所示灯的反射器的立体图；
30.图4是用于图2所示灯的ir元件组件的放大图；
31.图5是还包括可见光源的另一组实施例的部分剖视图；
32.图6是图5所示的灯的内部灯组件的立体图；以及
33.图7是根据本发明某些方面的用于灯具的电气系统示意图。
具体实施方式
34.本发明引用的附图中的展示仅用于说明本发明的优选和替代实施例，而非限制本发明的目的，本技术的发明涉及可用作机场跑道灯的灯具100。更具体地说，本发明涉及跑道灯100，其包括可用于跑道等的高效红外(ir)光源110。
35.然而，虽然已经发现该应用的灯具在跑道上使用时特别有效，因此将就此进行讨论，本技术的发明具有更广泛的应用，其中其广泛且精确可控的红外输出可用于广泛的应用，其中本发明不应限于跑道应用。
36.更详细地说，并参考本技术发明的优选用途，本发明用作机场跑道照明系统10中使用的进近灯。跑道灯100包括可用于跑道进近灯系统10的高输出节能半导体红外(ir)光源110。
37.红外(ir)光源的“为什么”38.抛物面反射式光学灯(parabolicreflector,par)具有各种尺寸、输出光束形状和多种用途。用1/8英寸衡量抛物面反射器型光学灯的外径来为其命名，例如，par20灯的输出透镜直径为20x1/8英寸或2.5英寸(in)；par38灯的外径为38x1/8英寸＝4.25英寸；par56灯的外径为56x1/8英寸＝7.0英寸。
39.par38和par56灯广泛用作机场跑道上的地灯。本技术的发明特别令人关注的是在进近照明系统中，其从一些机场的主要跑道的起点延伸出1/2英里或更多，并帮助即将到来的飞行员正确对准飞机并控制其垂直下降角。为了帮助一些飞机，如联邦快递(fedex)、联合包裹(unitedparcel)和一些非商业和私人飞机在雾天降落，这些飞机配备了增强型飞行视觉系统(efv)，该系统配备了对红外光敏感的摄像头，红外光在雾中传播比可见光更好。这使得此类飞机能够“看穿”雾，靠得足够近以在视觉上辨认出跑道的起点，甚至将必须中止着陆的“决策高度”从200英尺降低到100英尺。
40.目前在美国，进近照明系统采用白炽灯，即加热钨丝par38s和par56s。这些发射的红外线比可见光多得多，这使得它们在大多数情况下都非常浪费能量，除了雾的情况，对于相对较少的配备efvs摄像机的飞机来说。
41.为了节约能源，美国能源部已经停止了许多白炽灯的生产，要求使用基本上只发
射可见光的led灯。因此，这使得efvs摄像机在雾中看不到这些灯(这些摄像机成本约为100万美元，目前有100多个在用，联邦航空局希望开始在客机上使用它们)，这是阻碍led灯在进近照明系统中使用的最后一个障碍。
42.本技术的发明产生所需的红外线，以解决行业中的这些问题。本技术的发明可以有多种形式。
43.第一实施例是包括可用于跑道等的红外(ir)光源110的灯100。在本实施例中，包括红外(ir)光源110的灯100可以被配置成简单地拧入进近照明系统10的固定装置中，该固定装置可以例如与可见的led型par灯并排安装。总之，本技术的发明和目前可用的可见光led型par灯将比它们将替代的白炽par灯吸收更少的能量，发射尽可能少的可见光，并发射更多的红外线，可被所有类型的efvs摄影机检测到。
44.请参考图1，展示了malsr，即中等强度进近照明系统10的示意图。这些系统包括九个十英尺长的灯条12，在每个灯条上有五个100到120瓦的白光par38灯14。还包括十八个300瓦白光par56灯，配有绿色滤光器16；这些形成了跑道的入口20或起点，飞行员可以在跑道上着陆。美国跑道上有900个malsr，世界各地跑道上有许多其他类似甚至更大的进近照明系统。因此，非常需要节能led型par灯以及可以方便地并排安装在世界各地机场的红外灯。
45.本技术的par红外线灯还有另一种可能的用途。其光源的红外输出光谱范围为1至10微米。对于安全类型用途，可以使用各种类型的滤波器来限制灯的发射光谱，例如，波长超过3微米，或波长范围为3到3.5微米。
46.更详细地说，典型的malsr系统10沿跑道入口20使用十八个绿灯(par56)16，间距为10英尺。此外，在距跑道入口2400英尺的距离内，有九个灯条12，每200英尺有五个白光灯(par38)14，并且每200英尺有五个顺序闪光灯22。在1,000英尺点24，有3个灯条(15盏灯)为最后进近的飞行员提供额外的视觉参考。顺序闪光灯提供沿跑道中心线路径的附加视觉引导。计划进近能见度至少为1800英尺至0.5英里，着陆或中止高度为200英尺。
47.再次地，本技术的发明可以利用采用红外(ir)光源110的par型灯配置，例如par38和par56。红外(ir)光源110包括氮化硅元件红外(ir)光源而不是钨丝白炽灯以产生宽带红外辐射。此外，红外(ir)光源110基本上不产生可见光，即使它产生高功率和广谱的红外辐射。在这方面，红外(ir)光源110可以产生比传统par型灯泡产生的光少7％的可见光。此外，基本上没有可见光可以低于传统par型灯泡产生的可见光的5％。红外(ir)光源110将发出红光，其可见光峰值输出可以小于par38白炽灯泡的2％左右。
48.更详细地说，参照图2
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4示出一组实施例，灯100具有par配置，该par配置被设计为替换现有par灯泡和/或可以是任何其他类型的灯泡和/或灯具。灯100包括灯体120，灯体120具有底座122和外壳124，外壳124可以是各种外壳而不偏离本发明。外壳124可包括散热片125，以防止灯100过热。灯100还包括一个或多个输出窗口126，其中输出窗口126可以是输出窗口组件127的一部分，输出窗口组件127可以通过本领域已知的任何方式相对于外壳124固定。底座122可以是传统的par型底座，其具有螺纹130、电气螺纹接触件132和电气脚接触件134。然而，在不影响本发明的情况下，可以使用其他电气连接和/或底座。同样地，灯100可以具有各种传统配置，其中为了简洁起见，不提供关于整体灯泡结构的细节，因为它们在本领域中是已知的。灯100包括内部灯组件136，其包括红外(ir)光源110，它是产生大
量红外辐射和宽带红外而不增加功耗的高效红外光源。内部灯组件136可以包括一个或多个固定装置138以相对于外壳124和/或输出窗口组件127固定组件136。固定装置138可包括紧固件(在这组实施例中未示出)以相对于外壳124固定组件136，或本领域已知的任何其他紧固装置。灯100还包括一个或多个红外反射器140，其中红外反射器140可以是各种反射器，包括一个抛物面反射器，类似于那些配置为与par型灯(例如par38和par56)一起使用的反射器。反射器140可以是组件136的一部分和/或形成结构本身。在一组实施例中，红外(ir)光源110采用元件150组件，该组件包括氮化硅元件152而不是钨丝白炽灯以产生宽带红外辐射。红外(ir)光源110的元件组件150可以具有安装在陶瓷底座154中的红外(ir)元件152。光源110通过一根或多根导线155电连接。
49.在一组实施例中，红外(ir)元件152是由氮化硅形成的扁平元件，具有带元件厚度和元件宽度的矩形横截面构造。然而，在不损害本技术的发明的情况下，可以使用其他横截面构造。例如，红外(ir)元件152可以是圆柱形的，具有带长度和直径的圆形横截面构造。正如示出的那样，红外(ir)元件152的长度可以明显长于元件的宽度和/或直径。下面是元件152上的一些尺寸，在所示示例中，元件152是平坦的，具有宽度和厚度。陶瓷底座154可以是由氧化铝、堇青石和/或滑石和/或类似物形成的定制衬套设计。如图所示，底座154在构造上是圆柱形的，但这不是必需的。元件152的电阻可以取决于期望的结果。
50.在一组实施例中，元件152的电阻在零电流/室温时约为35欧姆，而元件152的电阻在全电流时可上升至约50欧姆。然而，这些范围可以在不偏离本发明的情况下变化，其中元件152的电阻在零电流/室温时可以在30
‑
40欧姆的范围内，并且元件152的电阻可以在满电流时上升到大约45
‑
55欧姆。此外，元件152可具有约1,800华氏度的最低温度和约3,000华氏度的最高温度。在120伏电压下，稳态电流可以在0.7安培至2.2安培的范围内。
51.在一组实施例中，元件组件150的尺寸如下：
52.凸出氮化硅元件152
53.长度：0.820in /
‑
0.20in
54.宽度：0.020in /
‑
0.020in
55.厚度：0.075in /
‑
0.020in
56.陶瓷衬套154
57.长度：1.350in /
‑
0.50in
58.直径：0.397in /
‑
0.20in。
59.在另一组实施例中，元件组件150的尺寸和参数如下：
60.氮化硅元件(整体)152
61.长度：1.2
‑
1.8in
62.宽度：0.14
‑
0.20in
63.厚度：0.03
‑
0.05in。
64.在这组实施例中，元件152的电阻可以在18
‑
125欧姆的范围内。工作电压可以在102伏到132伏的范围内。在120伏电压下，电流消耗可以在0.4安培到1.4安培的范围内。工作温度可以在950摄氏度到1,350摄氏度的范围内，其中最大工作温度是1,500摄氏度，电压为132伏。此外，其中在980摄氏度下达到102伏的时间约为8秒。
65.然而，可以理解，组件150、红外(ir)元件152和/或衬套154的尺寸可以是各种尺寸
和形状而不偏离本技术的发明。此外，可以调整尺寸和/或形状以调整光系统的整体ir输出并与抛物面反射器140一起使用在灯100中。然而，上述尺寸涉及利用具有特定抛物面透镜或反射器的氮化硅的实施例，其中其他类型的反射器的焦点可能需要不同尺寸的元件。因此，以上说明的尺寸不是限制性的，而是描述所示的实施例。
66.参考所示的实施例，红外(ir)光源110具有热斑156，元件152主要从该热斑156处产生红外能量。反射器140是包括焦点158的抛物面反射器。在所示的实施例中，热斑156至少与焦点158紧密对齐。元件152由氮化硅红外(ir)光源形成，热斑156同时具有高强度和显著的光束集中，其中高强度至少与焦点158紧密对齐，其中大部分红外输出被利用并从灯100传播。这大大减少了效率损失，增加了输出并改善了光束形状，这些都非常有利于跑道应用。此外，电学特性，以及它们的光学特性也随时间保持恒定，因此灯能够以高输出和高效率长时间运行。此外，基本上没有漂移。所示的实施例具有抛物面反射器，其焦点集中在距其后端159约0.15英寸至0.5英寸的范围内。热斑具有热斑长度160并且被定位以利用该焦点并且通常可以相对于焦点居中。沿着形成元件152的氮化硅条，热斑长度可以在大约0.70英寸到0.30英寸的长度范围内。在这种配置下，红外(ir)输出光束以半高全宽10度或其他所需全宽形状的最大化的高斯图案发射。
67.根据一组实施例，输出窗口126可由固定在组件127中的石英玻璃窗形成。通过包括用于输出窗口126的石英窗，4微米以下的红外(ir)辐射几乎没有或没有吸收，并且在2至4微米的红外范围内有大量辐射。白炽par灯的传统玻璃外壳完全吸收波长超过约2微米的红外辐射。重要的是，因为所使用的红外摄像机在4微米处比2微米更灵敏，并且本技术的发明在这个更可检测的范围内产生红外线，以利用这种更高的灵敏度，这在以前是不可能的。
68.更进一步地，灯100可以包括一个或多个滤波器170。在一组实施例中，石英窗口126充当滤波器170。根据其他实施例，滤波器170可以包括“高通”滤波器和/或“低通”滤波器。高通滤波器可阻挡低于特定水平的辐射。低通滤波器可阻挡高于特定水平的辐射。在一组实施例中，高通滤波器阻挡低于约1.5微米的辐射。在另一组实施例中，高通滤波器阻挡低于约2微米的辐射。在又一组实施例中，高通滤波器阻挡低于1至3微米范围内的水平的辐射。至于阻挡高于特定水平辐射的“低通”滤光器，其可以配置成阻挡约4微米以上的辐射。在又一组实施例中，低通滤波器阻挡高于3至5微米范围内的水平的辐射。此外，滤波器170可以包括组合滤波器，其中它可以包括一个以上的滤波器。例如，滤波器170可以包括高通滤波器和低通滤波器，其可以产生特定波长范围的红外(ir)光源。
69.这可用于产生聚焦和目标范围的高功率红外辐射，其比现有技术的红外源更容易检测并且能耗更低。
70.已经发现，与标准白炽par38型灯相比，本技术的灯在可用红外输出功率方面产生显著增加。因此，本技术的发明可以大大超过标准par型灯的功率极低的红外输出。
71.同样，本技术的发明可以包括一个或多个滤波器170。这与红外(ir)光源110结合提供了更宽范围的红外输出和更可控的输出。此外，一个或多个滤波器170可用于微调光源110产生的广泛而有效的红外输出，以产生高度受控且合乎需要的红外(ir)范围。同样，重要的是，因为红外摄像机在特定的红外线范围内可以更加敏感，而这个范围之外的红外线有些浪费。例如，飞机中使用的红外摄像机在4微米处比在2微米处更敏感，并且本技术的发明可以提供宽范围的输出光谱以利用这种更大的灵敏度。在这方面，本技术的红外光源110
产生在约1至10微米范围内延伸的红外输出光谱。根据使用类型，还可以使用各种类型的滤波器来限制灯的发射光谱。这可以包括上面提到的高通滤波器，它可以阻止低于特定水平的辐射。在一组实施例中，高通滤波器过滤低于约1.5微米的红外线。在另一组实施例中，过滤在约2微米以下的红外线。本发明还可以包括“低通”滤波器，该滤波器阻挡高于特定水平的辐射和/或它们的组合。
72.在一组实施例中，红外光源110产生宽范围的红外线，输出窗口126包括石英窗，其作用类似于低通滤波器，其中输出窗口126透射从可见光到约4微米的辐射，其中光的透射率在定义为最大滤波点的附近下降到大约零(红外线在最大滤波点之上被过滤掉)。在一组实施例中，最大滤波点是如上所述的约4微米。然而，可以理解的是，最大滤波点可能不是精确的数字和/或精确的整数。因此，具有约4微米的最大滤波点可以是指3.5微米至4.5微米范围内的最大滤波点。在另一组实施例中，最大滤波点在3.7至4.3微米的范围内。在另一组实施例中，最大滤波点在3.9至4.1微米的范围内。在又一组实施例中，最大滤波点可以在4至5微米的范围内。对于一个或多个高通滤波器，它们可以由最小滤波点定义，其中红外线在最小滤波点以下被滤除或去除。在一组实施例中，最小滤波点约为3微米。然而，可以理解的是，最小滤波点也可能不是精确的数字和/或精确的整数。因此，具有约3微米的最大滤波点可以是指2.5微米至3.5微米范围内的最大滤波点。在另一组实施例中，最大滤波点在2.7至3.3微米的范围内。在又一组实施例中，最大滤波点在2.9至3.1微米的范围内。在又一组实施例中，最大滤波点在2至4微米的范围内。通过同时包括高通滤波器和低通滤波器，灯100可以产生大约3到4微米范围内的红外(ir)辐射，这是大约3微米的最小滤波点和大约4微米的最大滤波点，其中产生1微米的带通。类似的结果，就带通型系统而言，原则上可以通过组合一个具有约8微米最大滤波点的低通滤波器，接着一个具有约7微米最小滤波点的高通滤波器来获得，这再次导致产生约1微米的带通，但是产生的是不同的1微米带通。这可以用于不同的应用，例如隐蔽型的应用。
73.更进一步，滤波器170可以包括透射一定范围波长的单个滤波器。这可以包括一个红外(ir)带通滤波器，它只允许所需的波长范围通过。基本上，这可以充当低通和高通滤波器，其中滤波器抑制(衰减)期望范围之外的频率。
74.参考图5和图6，示出了又一组实施例。更详细地，示出了灯200，其也可以具有类似par的配置，其包括红外(ir)光源210和可见光源212。同样，本技术的红外(ir)光源110、210基本上不产生可见光，但产生高功率和广谱的红外辐射。在这方面，红外(ir)光源110、210产生的可见光少于传统par型灯泡产生的可见光的7％。此外，基本上没有可见光可以低于传统par型灯泡产生的可见光的5％。这些红外(ir)光源(110、210)发出红光，其可见光的峰值输出可以小于par38白炽灯泡的2％。红外(ir)光源210可以被配置为与上面讨论的红外(ir)光源110相同，其中上面关于红外(ir)光源110的描述也可以适用于光源210，其中为了简洁起见不再重复描述。
75.因此，本发明还可进一步包括可见光源。在图5和图6所示的实施例中，光源212包括八个独立的灯具或组件214；然而，在不偏离本技术的发明的情况下，可以使用多于或少于八个的灯组件。灯组件214包括电连接线215。与本技术的其他实施例一样，灯200可以被设计为替换现有的par灯泡和/或任何其他类型的灯泡。此外，它可以合并到它自己的灯具(未显示)中。然而，由于灯200也产生可见光，因此它可以用来代替跑道照明系统10中的所
有灯。
76.灯200包括灯体220，灯体220具有底座222、外壳224和一个或多个输出窗口226。底座222可以是传统的par型底座，其具有螺纹230、电气螺纹接触件232和电气脚接触件234。同样地，灯200可以具有各种传统配置，其中为了简洁起见，不提供关于整体灯泡结构的细节，因为它们在本领域中是已知的。在所示的实施例中，灯200包括内部灯组件236，其可以支持一个或多个红外(ir)光源210和一个或多个可见光源212。灯200包括红外(ir)光源210，其是高效红外(ir)光源，其在不增加功耗的情况下产生大量红外辐射和宽带红外。灯200还包括一个或多个红外反射器240，其中红外反射器240可以是各种反射器，包括具有与par型灯(如par38和par56)相同的一般配置的反射器和/或产生期望的光束浓度。然而，红外反射器240也可以被配置用于与红外线传播有关的特定用途，这对于传统的par灯泡是不可能的。在一组实施例中，红外(ir)光源210采用可以与上述元件组件150相同或相似的元件组件250，其可以是氮化硅元件252而不是白炽灯以产生强度增加的宽带红外辐射，而没有额外的功耗。与以上讨论的实施例一样，红外(ir)光源210的元件组件250可具有可安装在陶瓷基座254等中的平坦红外(ir)元件252，其通过电线155电连接。
77.在所示实施例中，灯200具有独立于红外(ir)光源210的多个可见光组件214。然而，在本技术的发明中可以使用任意数量的可见光源。更详细地，灯200可以包括可以与红外(ir)光源210结合工作的任何类型的可见光源，使得灯200产生红外辐射和可见光。
78.在所示实施例中，可见光源214是led光源，因为它们有效地产生可见光。灯200可以包括各种配置，以允许灯200投射红外辐射和可见光。在所示的实施例中，灯200包括集中式红外源，可见光源围绕着红外源。特别地，灯200包括灯环242，其可以是内部灯组件236的一部分。环242围绕反射器240，其中可见光组件214相对于环242固定并且周向围绕反射器240。该组白光led形成组件214可以被配置成匹配par38白炽聚光灯和/或par56白炽聚光灯的可见光输出的强度和光束图案和/或提高强度。然而，已经发现红外(ir)光源210显著超过这种白炽聚光灯的红外强度和波长范围。
79.当为par38型时，灯200可以包括用于红外(ir)光束形成器的3英寸直径的抛物面反射器240。该反射器被环242包围，环242是环形灯环。在一个实施例中，环242具有至少0.7英寸的宽度244。在另一个实施例中，宽度244至少为0.875英寸。在另一组实施例中，宽度244小于2.5英寸。在又一个实施例中，宽度244小于2.0英寸。环242优选地包括围绕环和光轴245周向间隔的多个可见光组件214。在一组实施例中，该光组件围绕环242等距间隔开。在另一组实施例中，存在至少三个可见光组件214。在又一组实施例中，有至少六个光组件214。在又一组实施例中，有八到十个可见光组件214。光源和/或光组件可以是任何可见光产生系统。如上所述，已经发现，考虑到led光源的效率，它们可以很好地产生可见光。光组件214可以是窄光束透镜的8至10瓦白光led，例如creeexpl
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830
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1暖白光led。可见光组件可以与其电子驱动器和翅片散热器一起安装在环形光环242上。环242可由多种材料制成，包括但不限于铝。在一组实施例中，环242是环形的并且具有3英寸的内径和7英寸的外径，其中该环的厚度为0.375英寸。此外，环242可以被加工以最小化从反射器到环的热传递。组件214的led驱动器可以安装在环242的后侧以给安装在环前侧的led供电，其中它们每个能够以大约8瓦的功率运行。驱动器的电气输入范围可达ac120伏。除了驱动器之外，翅片散热器246可以安装在环242的后侧。此外，外壳224可以包括一个或多个散热器248。
80.根据一组实施例，输出窗口126可由石英玻璃窗形成。更进一步地，取决于性能目标，输出窗口126可以具有一个或多个部分，包括这些部分是否与红外(ir)光源210或可见光源212一致。这些部分可以是单独的组件和/或可以是同一组件的不同部分。在这方面，输出窗口126可以是输出窗口组件260的一部分，其可以通过本领域已知的任何方式相对于外壳224固定。窗口126可以包括仅覆盖红外(ir)光源210的窗口部分126a。窗口部分126a可以是直径约3.5英寸且厚度约1/8英寸的石英玻璃。窗口部分126a可以被配置为覆盖红外(ir)光源210的3英寸直径抛物面反射器240的输出端。该窗口部分将以非常小的衰减传输来自红外(ir)光源的光束中1.0至3.8微米范围内的红外(ir)。窗口可以通过本领域已知的任何方式保持就位，包括但不限于围绕窗口的外1/8英寸边缘并附接到环242的前部的窄环(未示出)。
81.单独的覆盖物和/或部分可用于可见光组件214，包括用于每个灯214的单独覆盖物。再次，通过包括用于输出窗口126的石英窗，4微米以下的红外(ir)辐射几乎没有或没有吸收，而在2至4微米的红外范围内有大量辐射。白炽par灯的传统玻璃外壳完全吸收波长超过约2微米的红外辐射。重要的是，因为所使用的红外摄像机在4微米处比2微米更灵敏，并且本技术的发明在这个更可检测的范围内产生红外线，以利用这种更高的灵敏度，这在以前是不可能的。但是，这对于可见光来说不是必需的，其中环形窗口部分126b可以用于覆盖led并且可以是基本玻璃。此外，灯可以包括锥形盖，所述盖带有传热翅片和电气电极，其将形成该灯的底座(未示出)。
82.与灯100一样，灯200可以包括一个或多个滤波器270和/或270a。此外，灯200可以包括一个或多个用于红外(ir)光源210和/或可见光源212的滤波器，其中滤波器270可以用于红外(ir)光源210，滤波器270a可以用于可见光源212。滤波器270可以被配置为仅覆盖红外(ir)光源，这是优选实施例。然而，滤波器270可以被配置为覆盖整个灯开口。类似地，滤波器270a可以仅覆盖可见光源212和/或覆盖整个窗口。在优选实施例中，滤波器270a仅覆盖可见光源。此外，滤波器270和/或270a可以包括和/或是石英窗口的一部分和/或输出窗口的一部分。关于滤波器270，这些滤波器可以包括阻挡低于某一水平的辐射的“高通”滤波器272和/或阻挡高于某一水平的辐射的“低通”滤波器274，这在上面进行了更详细的讨论。
83.此外，滤波器270可以包括组合滤波器，其中它可以包括一个以上的滤波器，其中，如所示出的，滤波器270可以包括“高通”滤波器272和“低通”滤波器274，以产生具有特定波长范围的红外(ir)光源，这在上面有更详细的讨论。此外，一个或多个滤波器可以是窗口126的一部分。同样，这可以包括一个或多个仅允许所需范围的波长通过的红外(ir)带通滤波器，这在上面进行了更详细的讨论。
84.滤波器270a还可以包括控制光通过的过滤器(在图中显示为滤波器272a和274a)，但是这些过滤器可以被配置为控制可见光。例如，滤波器270a可包括滤色器272a，其中滤色器可用于改变可见光的颜色和/或强度，和/或可以是本领域已知的任何其他类型的滤光器。可以理解，虽然滤色器272a和/或274a显示在窗口126附近，但是滤色器也可以是如图6所示的内部灯组件236的一部分，单独的灯组件214和/或led灯本身而不脱离本发明。
85.已经发现，与标准白炽par38型灯相比，本技术的灯产生光输出功率的显著增加。因此，本技术的发明可以大大超过标准par灯的红外输出，并且功耗要低得多。此外，灯200除了增加红外输出功率外，还可以产生更多的可见光，而不会增加功耗。
86.根据更进一步的实施例，红外(ir)光源110、210可以是可选择性操作的红外光源。可以理解，并且如上面更详细地讨论的，主要在天气条件不利或能见度差时需要红外线。当这些情况发生时，飞行员会使用驾驶舱中配备的红外(ir)摄像机或增强型飞行视觉系统(efvs)来检测从热源发出的红外线，以确保安全着陆。更详细地，红外(ir)光源110、210可以与可见光源分开操作。关于从红外(ir)光源110产生的红外线，整个灯100可以与跑道上使用的其他可见光源分开操作。如上面更详细讨论的，灯100可以与可见光源结合使用，可见光源可以是单独的固定装置，其中只有当条件需要使用红外线时才可向红外(ir)光源110供电。因此，灯100可以包括一个或多个系统和/或电子设备以供选择性使用，其中一些将在下面参考灯200进行讨论。
87.在这方面，灯200包括红外(ir)光源210和可见光源212两者，其中可以配置选择性控制使得红外(ir)光源210和可见光源212可以彼此独立地操作。更详细地，灯200可以包括各种内部电子器件以允许红外(ir)光源210和可见光源212之间的独立操作以及允许控制独立或部分独立的内部系统和控制的系统。
88.参考图7，对于灯200示意性地示出了一种这样的系统作为系统300。系统300用于灯200，但其中一些系统可用于灯100。更详细地，灯200包括一个或多个红外(ir)光源210和可见光源212，其中可见光源包括一个或多个灯组件214。在所示的实施例中，光源210包括用于产生宽带红外辐射的氮化硅元件252和用于将元件保持在灯内的适当位置的陶瓷基部254。红外光源210通过一根或多根导线155或等效物而电连接。灯组件214通过连接线215或等效物可操作地连接到电气系统300。
89.系统300包括第一电路310和第二电路312，其可以是本领域已知的任何电路，包括但不限于基本有线系统、线束和/或固态系统。第一电路310将红外(ir)光源源210电连接到系统300并且可以包括电线155。第二电路312将灯组件214电连接到系统300并且可以包括电线215。系统300还包括一个或多个开关320，其可操作地将电路310和312连接到电源232，其中开关320可基于环境条件或出于任何其他原因选择性地在红外(ir)光源210和可见光组件214之间引导电力。电路310和/或电路312可包括变压器和/或电子系统330和332，其可控制输送功率的任何变化，包括电压差。然而，可以理解，这些变化也可以直接在灯组件内进行管理，而不偏离本技术的发明。
90.系统300还可以包括内部操作系统340，其可以包括一个或多个传感器342。这些传感器可以包括各种传感器来检测环境条件。这些传感器可以包括内部传感器和外部传感器，包括但不限于：用于检测跑道环境光的光传感器344、用于检测天气变化的压力传感器346、用于检测跑道环境温度的温度传感器348以及/或用于窗口226的光学传感器350以检测窗口是否具有任何形式的障碍物，例如冰或雪。
91.系统300和/或内部操作系统340还可以包括一个或多个计算设备360，其可以控制系统300和/或灯200，包括但不限于管理功耗以最大化效率和/或红外(ir)光源210和可见光源212的使用。可以使用任何类型的计算设备而不会偏离本技术的发明，包括内部和外部计算系统。输出信号362可以被发送到开关320以控制红外(ir)光源210和可见光源212之间的功率流。然而，在至少一个实施例中，开关320可以是操作系统340的一部分。操作系统300和/或内部操作系统340可以进一步包括内部电源370，其即使在灯200关闭时也可以维持系统300的操作和/或管理到操作系统340的功率流入以允许系统340在不同电压等情况下运
行。
92.操作系统340还可以包括通信系统380，其可以包括一个或多个天线和/或收发器382以允许系统300、340与包括外部计算设备360(未示出)的外部操作系统和控件通信。可以理解，通信系统380可以用于允许外部通信来控制灯的操作。根据另一组实施例，系统300可以包括独立通信系统390，其可以包括一个或多个天线和/或收发器392以允许外部通信以开关信号394直接与开关320通信，包括但不限于，外部计算机网络(未显示)。
93.系统300可以电连接到底座222，底座222可以是系统的电源并且包括底座222的电气螺纹接触件232和电气脚触件234以产生到系统300的输入功率流400。同样，任何电源和/或连接都可用于为灯100、200供电。
94.因此，根据天气条件，红外(ir)光源可以独立工作和/或与可视光源一起工作。此外，红外(ir)光源的选择性控制也可用于其他目的，例如当只需要可见光源但是冰雪阻碍了光线的可见度时，从灯的透镜中融化冰雪。
95.虽然相对地强调了本文所示和描述的本发明的优选实施例，但是应当理解，可以实施其他实施例及其等效物，并且可以在不脱离本发明的原理的情况下在优选实施例中进行许多改变。此外，上述实施例可以组合形成本技术发明的其他实施例。因此，应清楚地理解，前述描述内容仅被解释为对本发明的说明而非限制。