幾乎所有的飛機(jī)都配備有外部燈。舉例來(lái)說(shuō)，大型客機(jī)具有廣泛多種外部燈。實(shí)施例是導(dǎo)航燈或位置燈、信標(biāo)燈、防碰撞燈或頻閃燈、機(jī)翼燈、滑行燈、著陸燈、跑道轉(zhuǎn)彎燈等等。示范性直升機(jī)通常具有著陸燈、搜索燈等等。在大量不同的燈以及不斷增加的使燈適應(yīng)于特定操作情形的情況下，飛行員和/或空中機(jī)組人員正確且有利地操作這些燈的負(fù)擔(dān)已經(jīng)變得相當(dāng)大。

因此，提供減少飛行員和/或空中機(jī)組人員的操作負(fù)擔(dān)的飛機(jī)外部燈單元將是有益的。

本發(fā)明的示范性實(shí)施方案包含一種動(dòng)態(tài)飛機(jī)外部燈單元，能夠根據(jù)用于照明飛機(jī)環(huán)境的不同扇區(qū)的至少兩種發(fā)光分布而發(fā)射光，所述動(dòng)態(tài)飛機(jī)燈單元包括：多個(gè)LED，所述多個(gè)LED中的至少兩個(gè)子組是單獨(dú)可控的，所述至少兩個(gè)子組中的每一者與所述至少兩種發(fā)光分布中的相應(yīng)一者相關(guān)聯(lián)；光學(xué)系統(tǒng)，用于將從所述多個(gè)LED輸出的光變換為所述至少兩種發(fā)光分布；控制單元，用于控制所述多個(gè)LED；以及光檢測(cè)器，所述光檢測(cè)器被布置成用于檢測(cè)作為所述至少兩種發(fā)光分布的一部分由所述動(dòng)態(tài)飛機(jī)外部燈單元發(fā)射且由所述飛機(jī)環(huán)境反射的光，且被構(gòu)造成用于輸出光檢測(cè)信號(hào)，其中所述控制單元耦合到所述光檢測(cè)器以用于接收所述光檢測(cè)信號(hào)，被構(gòu)造成用于確定距反射所述光的所述飛機(jī)環(huán)境的距離，且被構(gòu)造成用于響應(yīng)于所確定的所述距離而在所述多個(gè)LED的所述至少兩個(gè)子組之間切換。

本發(fā)明的示范性實(shí)施方案允許通過(guò)提供飛機(jī)外部燈單元而減少飛行員和/或空中機(jī)組人員工作負(fù)荷，所述飛機(jī)外部燈單元響應(yīng)于距飛機(jī)環(huán)境中的對(duì)象的距離而在不同照明模式之間切換而不需要飛行員和/或空中機(jī)組人員的交互。舉例來(lái)說(shuō)，在飛機(jī)的著陸進(jìn)場(chǎng)的高壓力階段，飛機(jī)外部燈單元的示范性實(shí)施方案可以提供著陸燈功能性，其特征在于窄的高強(qiáng)度照明光束，以便照明著陸跑道，然后切換到滑行燈模式，其特征在于較寬的強(qiáng)度較低的照明光束，以便照明飛機(jī)環(huán)境的較廣扇區(qū)且使飛機(jī)從機(jī)場(chǎng)的更多位置更好地可見(jiàn)。所述燈單元可以被構(gòu)造成用于在著地之前的預(yù)定高度處執(zhí)行此切換，從而使飛行員免于手動(dòng)切換燈單元的任務(wù)。動(dòng)態(tài)飛機(jī)外部燈單元的其它示范性實(shí)施方案可以在接近于地面的搜索飛行的高壓力階段中幫助直升機(jī)飛行員。例如可能動(dòng)態(tài)飛機(jī)外部燈單元根據(jù)特征在于極窄的搜索燈光束的搜索燈模式發(fā)射發(fā)光分布，且動(dòng)態(tài)飛機(jī)外部燈單元在距地面的預(yù)定距離處切換到特征在于較寬發(fā)光分布的著陸燈模式，以便當(dāng)在距地面的此短距離處飛行時(shí)使飛行員知道潛在的障礙。在此情況中，使飛行員免于在照明模式之間手動(dòng)切換的任務(wù)，且接收到關(guān)于距地面的距離較小的額外警報(bào)。

根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施方案的飛機(jī)外部燈單元稱為動(dòng)態(tài)飛機(jī)外部燈單元，因?yàn)槠淠軌蜉敵龆喾N發(fā)光分布。這些發(fā)光分布中的每一者照明飛機(jī)環(huán)境的不同扇區(qū)。術(shù)語(yǔ)“飛機(jī)環(huán)境的不同扇區(qū)”不一定指代飛機(jī)環(huán)境的互斥的扇區(qū)。相反，與不同發(fā)光分布相關(guān)聯(lián)的不同扇區(qū)可以重疊。然而，由于它們是不相同的，因此動(dòng)態(tài)飛機(jī)外部燈單元能夠根據(jù)至少兩種不同發(fā)光分布而發(fā)射光。不同發(fā)光分布中的每一者與多個(gè)光源的相應(yīng)子組相關(guān)聯(lián)。換句話說(shuō)，多個(gè)光源的特定子組可以導(dǎo)致提供特定發(fā)光分布，而所述多個(gè)LED的另一子組可以導(dǎo)致另一發(fā)光分布。

動(dòng)態(tài)飛機(jī)外部燈單元的光學(xué)系統(tǒng)將從多個(gè)LED輸出的光變換為多個(gè)發(fā)光分布。換句話說(shuō)，對(duì)于所述多個(gè)LED的給定子組，光學(xué)系統(tǒng)將從所述給定子組輸出的光變換為相關(guān)聯(lián)的發(fā)光分布。再換句話說(shuō)，光學(xué)系統(tǒng)針對(duì)所述多個(gè)LED的給定子組使對(duì)應(yīng)發(fā)光分布成形。在此上下文中，可能提供實(shí)現(xiàn)從所有所述多個(gè)LED輸出的光的一個(gè)單個(gè)光學(xué)系統(tǒng)。然而，也可能提供與所述多個(gè)LED的互斥子組相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)或更多個(gè)光學(xué)子系統(tǒng)。光學(xué)系統(tǒng)一般提供動(dòng)態(tài)飛機(jī)外部燈單元在給定操作模式中的所需的方向和所需的張開(kāi)角。

控制單元控制所述多個(gè)LED，因此實(shí)現(xiàn)在任何給定時(shí)間點(diǎn)所述多個(gè)發(fā)光分布中的所需一者的發(fā)射。具體來(lái)說(shuō)，控制單元可以接通與所需發(fā)光分布相關(guān)聯(lián)的所述多個(gè)LED的所需子組，以便實(shí)現(xiàn)此所需發(fā)光分布和所需照明模式?？赡芩龆鄠€(gè)LED中的每一者是通過(guò)控制單元個(gè)別可控的，或者LED的群組是聯(lián)合可控的。

光檢測(cè)器檢測(cè)作為飛機(jī)環(huán)境的照明的部分的由飛機(jī)外部燈單元發(fā)射的光。以此方式，光檢測(cè)器不是例如在現(xiàn)有技術(shù)中使用的激光距離測(cè)量系統(tǒng)等單獨(dú)距離測(cè)量系統(tǒng)的部分。相反，光檢測(cè)器檢測(cè)作為所述照明的部分的可見(jiàn)光。反射的光是飛機(jī)環(huán)境的照明的副產(chǎn)物，使得根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施方案不需要額外光源來(lái)用于距離測(cè)量。光檢測(cè)器輸出光檢測(cè)信號(hào)。所述光檢測(cè)信號(hào)可以是作為模擬信號(hào)或呈數(shù)字化版本的檢測(cè)到的光量的直接表示。然而，也可能在光檢測(cè)信號(hào)的輸出之前實(shí)行預(yù)處理步驟。舉例來(lái)說(shuō)，可能光檢測(cè)信號(hào)含有關(guān)于光檢測(cè)器檢測(cè)到的特性事件的信息，而不需要實(shí)際上隨著時(shí)間發(fā)射檢測(cè)到的光的過(guò)程。

控制單元被構(gòu)造成用于基于所述光檢測(cè)信號(hào)確定距反射光的飛機(jī)環(huán)境的距離。取決于在光檢測(cè)器內(nèi)完成的預(yù)處理的量，控制單元可以在各種程度上分析光檢測(cè)信號(hào)?？刂茊卧€可以使光檢測(cè)信號(hào)與關(guān)于在檢測(cè)操作期間由動(dòng)態(tài)飛機(jī)外部燈單元發(fā)射的光的信息相關(guān)?；谒鼍嚯x的確定，控制單元被構(gòu)造成用于通過(guò)在所述多個(gè)LED的不同子組之間切換而在不同發(fā)光分布之間切換。換句話說(shuō)，控制單元基于確定的距離而選擇LED的特定子組以用于發(fā)射特定光強(qiáng)度分布。

根據(jù)又一實(shí)施方案，所述動(dòng)態(tài)飛機(jī)外部燈單元是飛機(jī)著陸燈。如上文以示范性方式論述，根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施方案的動(dòng)態(tài)飛機(jī)外部燈單元可以作為飛機(jī)著陸燈以尤其有益的方式使用。在跑道進(jìn)場(chǎng)期間，飛行員和/或空中機(jī)組人員可能忙于處置飛機(jī)，因而動(dòng)態(tài)飛機(jī)外部燈單元在不同照明模式之間(即，在不同發(fā)光分布之間)的自動(dòng)切換是尤其有益的。

根據(jù)又一實(shí)施方案，動(dòng)態(tài)飛機(jī)外部燈單元被構(gòu)造成用于發(fā)射具有多個(gè)發(fā)射光脈沖的光，其中光檢測(cè)器檢測(cè)由飛機(jī)環(huán)境反射的響應(yīng)光脈沖。光脈沖是接收關(guān)于反射光的飛機(jī)環(huán)境的信息的有效方式。由于響應(yīng)光脈沖可以與發(fā)射光脈沖相關(guān)，因此可以分析響應(yīng)光脈沖與發(fā)射光脈沖之間的各種偏差，例如滯后、脈沖持續(xù)時(shí)間、脈沖形狀、脈沖強(qiáng)度等等，且可以用于分析飛機(jī)環(huán)境。發(fā)射光脈沖可以具有對(duì)人眼不可見(jiàn)的頻率，例如至少50Hz的頻率，具體來(lái)說(shuō)在50Hz到200Hz之間的頻率。以此方式，動(dòng)態(tài)飛機(jī)外部燈單元可以針對(duì)一個(gè)或多個(gè)或所有不同發(fā)光分布以脈沖方式操作，而此脈沖操作對(duì)人眼不可見(jiàn)。也可能動(dòng)態(tài)飛機(jī)外部燈單元一般以連續(xù)方式操作，其中以規(guī)則間隔發(fā)出一系列發(fā)射光脈沖。所述規(guī)則間隔可以在5秒到15秒之間，即，可能每5到15秒(例如，每5秒、每10秒或每15秒)存在一個(gè)系列的發(fā)射光脈沖。

根據(jù)又一實(shí)施方案，所述控制單元被構(gòu)造成用于基于所述發(fā)射光脈沖與所述響應(yīng)光脈沖之間的滯后而確定距反射所述光的所述飛機(jī)環(huán)境的所述距離。換句話說(shuō)，通過(guò)確定給定發(fā)射光脈沖與相關(guān)聯(lián)響應(yīng)光脈沖之間的滯后，所述響應(yīng)光脈沖由在相關(guān)聯(lián)發(fā)射光脈沖期間發(fā)出的光構(gòu)成，可以可靠地確定距反射光的飛機(jī)環(huán)境的距離，即距所照明對(duì)象的距離。

根據(jù)又一實(shí)施方案，控制單元被構(gòu)造成用于基于響應(yīng)光脈沖的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間而確定飛機(jī)滑翔角度。由于導(dǎo)致飛機(jī)環(huán)境中的擴(kuò)展照明區(qū)域的動(dòng)態(tài)飛機(jī)外部燈單元的張開(kāi)角，且由于朝向光檢測(cè)器反射光的飛機(jī)環(huán)境的多個(gè)點(diǎn)，響應(yīng)脈沖針對(duì)照明方向與擴(kuò)展飛機(jī)環(huán)境之間的不同角度具有不同的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間。由于動(dòng)態(tài)飛機(jī)外部燈單元通常具有相對(duì)于飛機(jī)結(jié)構(gòu)的固定位置，因此響應(yīng)光脈沖的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間的這些差異可以用來(lái)確定朝向在飛機(jī)環(huán)境中反射光的對(duì)象的進(jìn)場(chǎng)角度?？赡芸刂茊卧褂么诉M(jìn)場(chǎng)角度作為在進(jìn)場(chǎng)期間飛機(jī)的滑翔角度的估計(jì)。也可能控制單元基于此進(jìn)場(chǎng)角度確定到機(jī)場(chǎng)的進(jìn)場(chǎng)是否當(dāng)前在進(jìn)行中，因?yàn)榭刂茊卧梢员粯?gòu)造成用于具有朝向跑道的滑翔角度總是在2°到5°之間的信息?；诖酥R(shí)，可能控制單元將特定進(jìn)場(chǎng)角度解譯為不是滑翔角度，因?yàn)樗鲞M(jìn)場(chǎng)角度不是可行的滑翔角度。

根據(jù)又一實(shí)施方案，所述控制單元被構(gòu)造成用于基于響應(yīng)光脈沖的形狀而確定反射光的飛機(jī)環(huán)境的表面特征。舉例來(lái)說(shuō)，由混凝土或柏油或柏油與混凝土的組合制成的延伸對(duì)象可以反射光以使得響應(yīng)光脈沖具有初始的峰和從所述峰開(kāi)始單調(diào)減小的形狀。這是響應(yīng)光脈沖的形狀可以如何用以推斷反射光的飛機(jī)環(huán)境的對(duì)象的表面特征的實(shí)施例。

根據(jù)又一實(shí)施方案，所述控制單元被構(gòu)造成用于基于響應(yīng)光脈沖的強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間和形狀中的至少一者而確定反射光的飛機(jī)環(huán)境是否為跑道。在特定實(shí)施方案中，控制單元被構(gòu)造成用于在響應(yīng)光脈沖的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間指示2°到5°之間的滑翔角度的情況下和/或在響應(yīng)光脈沖的形狀指示柏油、混凝土和柏油與混凝土的組合中的一者的情況下確定反射光的飛機(jī)環(huán)境是跑道。換句話說(shuō)，控制單元可以被構(gòu)造成用于使用從光脈沖的形狀推斷的反射光的對(duì)象的表面特征的信息以及從響應(yīng)光脈沖的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間推斷的關(guān)于進(jìn)場(chǎng)角度的信息中的一者或兩者來(lái)確定到跑道的進(jìn)場(chǎng)正在進(jìn)行?？刂茊卧梢员粯?gòu)造成用于使得此確定是稍后切換發(fā)光分布的先決條件。換句話說(shuō)，控制單元可以被構(gòu)造成用于在先前檢測(cè)到跑道的情況下僅切換到地面照明模式或接近地面照明模式，例如滑行燈模式。

根據(jù)又一實(shí)施方案，所述控制單元被構(gòu)造成用于基于所述發(fā)射光脈沖與所述響應(yīng)光脈沖之間的滯后的變化而確定飛機(jī)進(jìn)場(chǎng)速度。飛機(jī)進(jìn)場(chǎng)速度的此確定可以用作飛機(jī)是否真的在跑道進(jìn)場(chǎng)機(jī)動(dòng)的過(guò)程中的檢查。

根據(jù)又一實(shí)施方案，控制單元被構(gòu)造成用于基于以下各項(xiàng)中的至少一者而從與著陸燈模式光強(qiáng)度分布相關(guān)聯(lián)的所述多個(gè)LED的第一子組切換到與滑行燈模式光強(qiáng)度分布相關(guān)聯(lián)的所述多個(gè)LED的第二子組：距反射所述光的所述飛機(jī)環(huán)境的所述距離，滑翔角度，反射所述光的所述飛機(jī)環(huán)境的表面特征，所述飛機(jī)環(huán)境是跑道的確定，以及飛機(jī)進(jìn)場(chǎng)速度。針對(duì)從所述多個(gè)LED的第一子組切換到所述多個(gè)LED的第二子組而考慮的這些參數(shù)中的所述一者或多者在此實(shí)施方案中是從響應(yīng)光脈沖確定。

根據(jù)又一實(shí)施方案，所述動(dòng)態(tài)飛機(jī)外部燈單元是直升機(jī)搜索和著陸燈，被構(gòu)造成用于響應(yīng)于所述距離低于預(yù)定閾值而從所述多個(gè)LED的與搜索燈模式光強(qiáng)度分布相關(guān)聯(lián)的第一子組切換到所述多個(gè)LED的與著陸燈模式光強(qiáng)度分布相關(guān)聯(lián)的第二子組。換句話說(shuō)，當(dāng)控制單元確定距所照明對(duì)象的距離低于預(yù)定閾值時(shí)，控制單元切換到著陸燈模式光強(qiáng)度分布而不需要飛行員/空中機(jī)組人員的交互。以此方式，使飛行員免于處置燈模式切換的任務(wù)。由于搜索燈模式經(jīng)常采用極窄的強(qiáng)光束，因此這種照明模式通常導(dǎo)致眼睛已適應(yīng)強(qiáng)光束的飛行員對(duì)環(huán)境的其余部分的感知減少。以此方式，搜索燈模式會(huì)帶來(lái)飛行員忽視直升機(jī)環(huán)境的其余部分的固有風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)當(dāng)接近于地面時(shí)切換到著陸燈模式，直升機(jī)搜索和著陸燈能夠提升飛行員對(duì)在搜索燈光束之外的潛在障礙的感知。所述預(yù)定閾值可以例如在20m到40m之間，具體來(lái)說(shuō)大約30m。

應(yīng)當(dāng)指出，以上關(guān)于飛機(jī)著陸燈描述的額外特征和修改也適用于直升機(jī)搜索和著陸燈。具體來(lái)說(shuō)，此直升機(jī)燈也可以被構(gòu)造成用于發(fā)射具有多個(gè)發(fā)射光脈沖的光，其中所述光檢測(cè)器檢測(cè)由所述飛機(jī)環(huán)境反射的響應(yīng)光脈沖。

根據(jù)又一實(shí)施方案，所述飛機(jī)外部燈單元進(jìn)一步包括與所述光檢測(cè)器相關(guān)聯(lián)的光檢測(cè)器透鏡，所述光檢測(cè)器透鏡朝向所述光檢測(cè)器引導(dǎo)來(lái)自預(yù)期反射扇區(qū)的光，所述預(yù)期反射扇區(qū)具有在水平方向上20°到40°之間以及在垂直方向上10°到20°之間的張開(kāi)角，且所述預(yù)期反射扇區(qū)以5°到10°之間的方向角被引向下。以此方式，光檢測(cè)器指向飛行員的常規(guī)視場(chǎng)。此視場(chǎng)可以對(duì)應(yīng)于飛機(jī)外部燈單元指向的照明方向，使得光檢測(cè)器可以拾取朝向飛機(jī)反射的光的較大部分。這有助于實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的光檢測(cè)和/或降低光檢測(cè)器的靈敏度要求。

本發(fā)明的示范性實(shí)施方案進(jìn)一步包含一種操作動(dòng)態(tài)飛機(jī)外部燈單元的方法，所述動(dòng)態(tài)飛機(jī)外部燈單元具有多個(gè)LED、光學(xué)系統(tǒng)和光檢測(cè)器，所述方法包括以下步驟：接通所述多個(gè)LED的第一子組，從而經(jīng)由所述光學(xué)系統(tǒng)發(fā)射具有第一光強(qiáng)度分布的光；通過(guò)所述光檢測(cè)器檢測(cè)由所述多個(gè)LED的所述第一子組發(fā)射且由飛機(jī)環(huán)境反射的光；基于所述通過(guò)所述光檢測(cè)器檢測(cè)光的步驟而確定距反射所述光的所述飛機(jī)環(huán)境的距離；以及響應(yīng)于所確定的所述距離而接通所述多個(gè)LED的第二子組，從而經(jīng)由所述光學(xué)系統(tǒng)發(fā)射具有第二光強(qiáng)度分布的光。通過(guò)所述操作動(dòng)態(tài)飛機(jī)外部單元的方法，可以類似方式實(shí)現(xiàn)上文關(guān)于動(dòng)態(tài)飛機(jī)外部單元描述的效果。而且，上文關(guān)于動(dòng)態(tài)飛機(jī)外部單元描述的額外特征和修改以類似方式適用于控制所述動(dòng)態(tài)飛機(jī)外部單元的方法。與此一起公開(kāi)類似的方法步驟，具體來(lái)說(shuō)類似于上文描述的控制單元的構(gòu)造的方法步驟。

根據(jù)操作動(dòng)態(tài)飛機(jī)外部燈單元的方法的又一實(shí)施方案，所述動(dòng)態(tài)飛機(jī)外部燈單元是飛機(jī)著陸燈，所述第一光強(qiáng)度分布是著陸燈模式光強(qiáng)度分布，所述第二光強(qiáng)度分布是滑行燈模式光強(qiáng)度分布。

根據(jù)又一實(shí)施方案，所述方法包括以下步驟：確定反射所述光的所述飛機(jī)環(huán)境是跑道，這是在所述接通所述多個(gè)LED的所述第二子組的步驟之前實(shí)行。

相對(duì)于附圖來(lái)描述更多的示范性實(shí)施方案，其中：

圖1以示意圖展示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示范性實(shí)施方案的飛機(jī)外部燈單元；

圖2展示在跑道進(jìn)場(chǎng)期間圖1的飛機(jī)外部燈單元；

圖3展示由圖1的飛機(jī)外部燈單元的光檢測(cè)器檢測(cè)到的示范性響應(yīng)光脈沖；

圖4展示根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施方案的配備有飛機(jī)外部燈單元的示范性飛機(jī)；以及

圖5展示根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施方案的配備有飛機(jī)外部燈單元的示范性直升機(jī)。

圖1a展示根據(jù)本發(fā)明的飛機(jī)著陸燈2的示范性實(shí)施方案。飛機(jī)著陸燈2是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施方案的動(dòng)態(tài)飛機(jī)外部燈單元的特定實(shí)施方案。因此也稱為飛機(jī)外部燈單元2。

在圖1a的示范性實(shí)施方案中以橫截面示意圖展示飛機(jī)外部燈單元2。飛機(jī)外部燈單元2包括外殼4和安裝板6，飛機(jī)外部燈單元2的大多數(shù)其它元件安裝到所述安裝板上。安裝板6安置于外殼4的內(nèi)部。飛機(jī)外部燈單元2進(jìn)一步包括透鏡蓋8，所述透鏡蓋形成飛機(jī)外部燈單元2的最外部分且飛機(jī)外部燈單元2發(fā)射光穿過(guò)所述透鏡蓋。

飛機(jī)外部燈單元2包括多個(gè)LED 10。具體來(lái)說(shuō)，所述多個(gè)LED 10是LED陣列。進(jìn)一步具體來(lái)說(shuō)，LED陣列是具有LED 10的規(guī)則排列的二維矩陣，例如LED的柵格狀排列。在圖1a的示意性橫截面圖中，展示LED 10的二維陣列的一部分，即八個(gè)LED 10的線性排列的區(qū)段，作為僅說(shuō)明性的實(shí)施例。

飛機(jī)外部燈單元2進(jìn)一步包括與所述多個(gè)LED 10相關(guān)聯(lián)的透鏡12。透鏡12是示范性光學(xué)系統(tǒng)，用于使來(lái)自由所述多個(gè)LED 10發(fā)射的光的發(fā)光分布成形，所述發(fā)光分布由飛機(jī)外部燈單元2發(fā)射穿過(guò)透鏡蓋8。透鏡12是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡，其中心軸對(duì)應(yīng)于LED 10的陣列的中心。在圖1a的示范性實(shí)施方案中，透鏡12是使由所述多個(gè)LED 10發(fā)射的光聚焦的準(zhǔn)直透鏡。經(jīng)由兩條光線20說(shuō)明透鏡12對(duì)由接近于LED 10的陣列的中心的LED發(fā)射的光實(shí)行相當(dāng)好的準(zhǔn)直。以此方式，當(dāng)操作接近于LED 10的陣列的中心的LED時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)窄輸出光束。此窄輸出光束是飛機(jī)外部燈單元2的可能發(fā)光分布的一個(gè)實(shí)施例。所述光束照明飛機(jī)環(huán)境的窄扇區(qū)。

飛機(jī)外部燈單元2進(jìn)一步包括安裝到安裝板6的光檢測(cè)器14。光檢測(cè)器14與光檢測(cè)器透鏡18相關(guān)聯(lián)。在圖1a的示范性實(shí)施方案中，光檢測(cè)器透鏡18是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡，且相對(duì)于光檢測(cè)器14被布置成使得穿過(guò)光檢測(cè)器透鏡18的中心的軸線延伸穿過(guò)光檢測(cè)器14。光檢測(cè)器14和光檢測(cè)器透鏡18的此組合相對(duì)于所述多個(gè)LED 10和透鏡12偏移。不存在從所述多個(gè)LED 10中的任一者到光檢測(cè)表面指向光檢測(cè)器透鏡18的光檢測(cè)器14的直接光路徑。

飛機(jī)外部燈單元2進(jìn)一步包括控制單元16，所述控制單元連接到所述多個(gè)LED 10且連接到光檢測(cè)器14?？刂茊卧?6控制所述多個(gè)LED 10。如下文將闡釋，控制單元16考慮由光檢測(cè)器14產(chǎn)生且輸出到控制單元16的光檢測(cè)信號(hào)以用于控制所述多個(gè)LED 10。

圖1b展示在一個(gè)不同操作模式中的圖1a的飛機(jī)外部燈單元2。在圖1a中針對(duì)接近于所述多個(gè)LED 10的中心的LED被接通的情況展示示范性光線20，而圖1b展示從所述多個(gè)LED 10的中心最大偏移的LED被接通的情形。對(duì)于此情況，展示以參考標(biāo)號(hào)22表示的兩條示范性光線?？梢?jiàn)，對(duì)于從LED 10的陣列的中心偏移的LED，透鏡12的準(zhǔn)直不是那么有效。以此方式，由飛機(jī)外部燈單元2發(fā)射的光與圖1a中所示的操作模式相比具有更寬的張開(kāi)角。從圖1a和圖1b的比較顯而易見(jiàn)，可以用LED 10的陣列實(shí)現(xiàn)各種不同的發(fā)光分布。取決于哪些LED被操作，可以實(shí)現(xiàn)更寬或更窄的發(fā)光分布。而且，可以實(shí)現(xiàn)在圖1a和1b的繪圖平面中朝向頂部成角度或朝向底部成角度的發(fā)光分布。而且，通過(guò)LED 10的加在一起的光強(qiáng)度，也可以實(shí)現(xiàn)具有各種強(qiáng)度的發(fā)光分布。舉例來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)具有朝向跑道成角度的窄光束的著陸燈模式光強(qiáng)度分布是可能的。然而，也可能同一個(gè)飛機(jī)外部燈單元2提供滑行燈模式光強(qiáng)度分布，所述光強(qiáng)度分布強(qiáng)度較低且具有用于照明飛行員前方的機(jī)場(chǎng)的較大部分的較寬張開(kāi)角。應(yīng)當(dāng)指出，可以經(jīng)由LED 10的調(diào)光或者經(jīng)由操作適當(dāng)數(shù)目的LED 10來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的光強(qiáng)度，在具有大量LED的陣列的情況中操作適當(dāng)數(shù)目的LED是尤其好的選擇。

圖2a展示在反射檢測(cè)操作的過(guò)程中的圖1a和1b的飛機(jī)外部燈單元2。為此目的，展示機(jī)場(chǎng)中通常遇到的朝向跑道30的發(fā)光和從跑道30的反射。應(yīng)當(dāng)指出，圖2a并未以任何方式按比例縮放。以與圖1a和1b相同的大小展示飛機(jī)外部燈單元2。雖然在現(xiàn)實(shí)中大得多，但將跑道30描繪為小的對(duì)象。而且，飛機(jī)外部燈單元2與跑道30之間的距離(比用于進(jìn)場(chǎng)的大部分的這兩個(gè)要素中的任一者大得多)在圖2a的描繪中相當(dāng)小。為了澄清圖2a僅是示意性的且飛機(jī)外部燈單元2與跑道30之間存在較大的比例改變，以虛線展示下文將詳細(xì)描述的說(shuō)明性光線24和26的一部分。這指示飛機(jī)外部燈單元2與跑道30之間的距離并未以任何方式按比例縮放。

在圖2a中，以成角度方式展示飛機(jī)外部燈單元2，所述飛機(jī)外部燈單元可以是附接到在進(jìn)場(chǎng)期間從飛機(jī)機(jī)身向下延伸的飛機(jī)前部行走機(jī)構(gòu)的著陸燈。此角度說(shuō)明在朝向跑道30的滑翔進(jìn)場(chǎng)期間整個(gè)飛機(jī)且因此飛機(jī)外部燈單元的成角度特征。同樣，在圖2a中為了說(shuō)明性目的而夸大了飛機(jī)外部燈單元2的向下角度。

參考標(biāo)號(hào)24指示來(lái)源于LED 10的陣列的中心LED中的一者、由飛機(jī)外部燈單元2發(fā)射且到達(dá)跑道30以用于其照明的示范性光線。假定飛機(jī)外部燈單元2在著陸燈模式中操作，其中LED陣列的中心LED被接通，且飛機(jī)外部燈單元2朝向跑道30發(fā)射相當(dāng)高聚焦的窄光束。在圖2a的示范性實(shí)施方案中，跑道30是混凝土或者柏油或者混凝土與柏油的組合。由此，跑道30具有粗糙表面(在光學(xué)方面)，且因此以漫射方式反射到達(dá)的光。由于此漫反射，光線24的光的部分形成光線26，所述光線26通過(guò)透鏡蓋8和光檢測(cè)器透鏡18到達(dá)光檢測(cè)器14。換句話說(shuō)，光檢測(cè)器18能夠檢測(cè)由LED 10發(fā)射且由跑道30反射的光。

顯然LED 10中的每一者發(fā)出許多光線，這些光線在不同點(diǎn)到達(dá)跑道30，且跑道30的不同點(diǎn)反射/散射光到各種方向中，此光中的一些光到達(dá)光檢測(cè)器14。由于不同的光路徑，存在光線的不同行進(jìn)時(shí)間。因此，當(dāng)全部或選定子組的LED 10發(fā)射有限的短長(zhǎng)度的光脈沖時(shí)，朝向跑道30和返回朝向光檢測(cè)器14的不同光路徑導(dǎo)致光線的不同行進(jìn)時(shí)間，從而導(dǎo)致光檢測(cè)器14處的光的時(shí)變檢測(cè)。換句話說(shuō)，對(duì)于每一個(gè)此類發(fā)射光脈沖，光檢測(cè)器檢測(cè)響應(yīng)光脈沖，所述響應(yīng)光脈沖具有不同于發(fā)射光脈沖的特性?，F(xiàn)在將關(guān)于圖3描述此情形。

圖3a和3b展示由光檢測(cè)器14檢測(cè)的針對(duì)兩種不同進(jìn)場(chǎng)情形的兩個(gè)示范性響應(yīng)光脈沖40、42。針對(duì)短持續(xù)時(shí)間的發(fā)射光脈沖的發(fā)射以及所述短持續(xù)時(shí)間中的恒定強(qiáng)度的情況來(lái)檢測(cè)這些響應(yīng)光脈沖40、42。舉例來(lái)說(shuō)，典型的光發(fā)射脈沖的持續(xù)時(shí)間可以小于5ms。每一個(gè)此類發(fā)射光脈沖導(dǎo)致光檢測(cè)器14處檢測(cè)到響應(yīng)光脈沖。響應(yīng)光脈沖可以特征在于相對(duì)于發(fā)射光脈沖的開(kāi)始的所述光脈沖的開(kāi)始，即，與發(fā)射光脈沖相比的響應(yīng)光脈沖的滯后。在圖3a和3b的x軸上以μs為單位指示此滯后。

響應(yīng)光脈沖可以進(jìn)一步特征在于由圖3a和3b中的字母I參考的初始強(qiáng)度、由圖3a和3b中的字母D指示的響應(yīng)光脈沖的持續(xù)時(shí)間，以及響應(yīng)光脈沖的形狀。響應(yīng)光脈沖的所有這些參數(shù)都含有關(guān)于飛行情形和/或反射光的所照明飛機(jī)環(huán)境的特性的信息，即，關(guān)于當(dāng)前實(shí)施方案中的跑道30的表面特征。

滯后是距跑道30的距離的度量。具體來(lái)說(shuō)，滯后是光從LED 10到跑道30且回到光檢測(cè)器14走最短路徑需要的時(shí)間。這意味著將滯后除以2且將滯后乘以光速是飛機(jī)外部燈單元2與跑道30之間的距離的極準(zhǔn)確的度量。

根據(jù)一些基本特性(例如峰在開(kāi)始處，且隨后單調(diào)減小)在圖3a和3b中類似的響應(yīng)光脈沖的形狀是反射光的對(duì)象的表面特征的指示。所展示響應(yīng)光脈沖40、42就是反射光的例如混凝土或柏油的表面的特性。因此，取決于在將信號(hào)傳遞到控制單元16之前的處理水平，光檢測(cè)器14或控制單元16可以確定反射光的對(duì)象由混凝土/柏油制成。為了做出此確定，控制單元可以被構(gòu)造成用于分析在響應(yīng)光脈沖的開(kāi)始處的強(qiáng)度峰的突變性，且可以被構(gòu)造成用于分析在此初始峰之后的減小的斜率和/或函數(shù)。

初始峰的強(qiáng)度以及初始峰的持續(xù)時(shí)間是飛機(jī)的進(jìn)場(chǎng)角度的指示符。在圖3a中，響應(yīng)光脈沖40具有在相對(duì)尺度(其細(xì)節(jié)與本發(fā)明無(wú)關(guān))上稍微大于0.1的初始強(qiáng)度峰以及2μs的持續(xù)時(shí)間。此強(qiáng)度水平和持續(xù)時(shí)間是3.5°的滑翔路徑的指示，即，大約3.5°的進(jìn)場(chǎng)角度的指示。在圖3b中，響應(yīng)光脈沖42的峰強(qiáng)度水平在同一尺度上稍微小于0.1，且響應(yīng)光脈沖的持續(xù)時(shí)間是大約3μs。這些值是大約4.0°的滑翔路徑的指示。為了從所述持續(xù)時(shí)間和初始峰的強(qiáng)度確定滑翔路徑角度，控制單元可以具有用于得到這些結(jié)論的查找表或公式或其它種類的算法。

推斷此種信息的可能性允許控制單元16據(jù)此操作飛機(jī)外部燈單元2。作為示范性實(shí)施方案，描述在到跑道的飛機(jī)進(jìn)場(chǎng)期間飛機(jī)外部燈單元的操作。為了說(shuō)明性目的，在圖4中以俯視圖描繪配備有飛機(jī)外部燈單元2的示范性飛機(jī)100，所述飛機(jī)外部燈單元安裝到飛機(jī)100的前部行走機(jī)構(gòu)。在飛行的進(jìn)場(chǎng)階段的起始后，控制單元16選擇所述多個(gè)LED中的預(yù)定子組用于在著陸燈模式中發(fā)射光。具體來(lái)說(shuō)，控制單元16選擇接近于LED 10的陣列的中心的LED，以便提供窄著陸光束。圖4中描繪此窄著陸光束的示范性、示意性輸出光強(qiáng)度分布，且以參考標(biāo)號(hào)60指示。在控制單元16以一般連續(xù)方式操作這些LED時(shí)，控制單元以規(guī)則間隔(例如，每10秒)打斷連續(xù)發(fā)光，以便發(fā)射一系列發(fā)射光脈沖。此系列的發(fā)射光脈沖可以由例如10個(gè)發(fā)射光脈沖組成。這些發(fā)射光脈沖導(dǎo)致在光檢測(cè)器14處檢測(cè)到的響應(yīng)光脈沖，如上文關(guān)于圖2和3描述。從這些響應(yīng)光脈沖的形狀，控制單元16可以推斷反射光的對(duì)象是柏油或混凝土。此確定是控制單元16的初次檢查，以便確保跑道進(jìn)場(chǎng)實(shí)際上在進(jìn)行中?？刂茊卧?6進(jìn)一步分析響應(yīng)光脈沖的持續(xù)時(shí)間和相對(duì)強(qiáng)度。如上文論述，這些參數(shù)指示滑翔路徑角度。在控制單元16預(yù)期2°到5°之間的滑翔路徑角度時(shí)，控制單元16檢查滑翔路徑角度是否在2°到5°之間，且使用此確定作為跑道進(jìn)場(chǎng)實(shí)際上在進(jìn)行中的二次檢查。

一旦完成這兩個(gè)檢查，控制單元16便分析發(fā)射光脈沖與響應(yīng)光脈沖之間的滯后。此確定是可能的，因?yàn)榭刂茊卧?6可以使發(fā)射光脈沖的時(shí)序與響應(yīng)光脈沖的時(shí)序相關(guān)。從此滯后的確定，控制單元16確定距跑道的距離。當(dāng)所確定距離低于預(yù)定閾值(例如，低于75m的值)時(shí)，控制單元進(jìn)一步將飛機(jī)外部燈單元2切換到滑行燈操作模式。為此目的，控制單元16斷開(kāi)在著陸燈模式中接通的一些LED且接通較遠(yuǎn)離LED 10的陣列的中心的額外LED。以此方式，提供具有較寬張開(kāi)角和較低峰強(qiáng)度的發(fā)光分布，使得飛機(jī)外部燈單元處于具有滑行發(fā)光分布的滑行燈模式中，如飛行員和機(jī)場(chǎng)人員所預(yù)期。圖4中描繪此較寬滑行燈模式光束的示范性、示意性輸出光強(qiáng)度分布，且以參考標(biāo)號(hào)62指示。

在圖2b中，類似于圖2a，關(guān)于飛機(jī)跑道30來(lái)展示飛機(jī)外部燈單元2。飛機(jī)外部燈單元2展示為發(fā)射窄著陸光束34，如上文關(guān)于飛行的進(jìn)場(chǎng)階段所描述。此外，描繪檢測(cè)扇區(qū)36，其指示指向飛機(jī)外部燈單元2的光被光檢測(cè)器透鏡18朝向光檢測(cè)器14重定向的扇區(qū)。著陸光束34和檢測(cè)扇區(qū)36具有大的重疊，使得由跑道30朝向飛機(jī)外部燈單元2反射的許多光實(shí)際上被光檢測(cè)器14檢測(cè)到。光檢測(cè)器被布置成用于檢測(cè)由飛機(jī)外部燈單元2發(fā)射且由跑道30反射的光。光檢測(cè)器透鏡18幫助捕捉所述光的大部分以用于檢測(cè)操作。

圖5展示根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施方案的配備有飛機(jī)外部燈單元2的示范性直升機(jī)200。飛機(jī)外部燈單元2是直升機(jī)搜索和著陸燈，其安裝到直升機(jī)200的前部底部部分。直升機(jī)200在地面202上方飛行。

在搜索燈操作模式中，飛機(jī)外部燈單元2沿著方向70發(fā)射極窄的搜索光束，也稱為聚光。此操作模式可以用于在窄聚焦的高強(qiáng)度照明光束的幫助下沿著方向70徹底檢查地面。在著陸燈操作模式中，飛機(jī)外部燈單元2在方向72之間發(fā)射寬著陸光束，也稱為泛光。在著陸燈操作模式中，飛機(jī)外部燈單元2發(fā)射圍繞方向70的寬光錐。此錐具有大約90°的張開(kāi)角，由兩個(gè)45°角74指示。以此方式，飛行員在著陸期間可以知道并檢查環(huán)境的較大部分。如上所述，飛機(jī)外部燈單元2被構(gòu)造成用于響應(yīng)于距地面的距離、具體來(lái)說(shuō)在方向70中距地面的距離低于預(yù)定閾值(例如30m)而從搜索燈模式切換到著陸燈模式。

雖然已經(jīng)參考示范性實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以做出各種改變且可用等效物代替本發(fā)明的元件。另外，在不脫離本發(fā)明的基本范圍的情況下可做出許多修改以使特定情形或材料適合于本發(fā)明的教示。因此，希望本發(fā)明不限于所公開(kāi)的特定實(shí)施方案，而是本發(fā)明包含屬于所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的所有實(shí)施方案。