最近我研究了飞机照明功能:是不是和汽车照明差不多,有没有照明和信号功能,需要的范围是多少,照明性能如何?
一架飞机具备多个照明功能,上图是来自 Safran资料显示的 10 种不同功能。
最大的灯是 “着陆灯”。大约 700,000cd,视野水平 14 度 x 垂直 9 度。在LED 出现之前,采用卤素灯泡(使用寿命为 10-25 小时),需要冗余车灯以确保飞机在起飞时配备照明功能(冗余一直是航空工业的主要触发因素之一,也适用于灯)。之后卤素灯泡被氙气(D1S 和 D2S,与我们业务中使用的汽车灯相比有所进化)所取代。
700,000 cd,相当于最大照度 100 勒克斯的 10 个汽车远光灯的光通量。功耗方面,卤素灯功率约 600 瓦,而 LED 灯约 100-150 瓦。功率较大, 需要特别考虑散热。所需的降额曲线如何,如何散热,以及在 0 到几十公里的不同高度,从零到 2 马赫的速度,所需面对的环境条件。
为何是 9 度垂直视野?这是为了覆盖起飞时由于速度和风而引起的所有不同俯仰角(这些灯中没有调平系统,不像车灯中带有步进电机、直流电机和传感器等用于计算俯仰角)。

为了满足耐磨性(阳光和沙子),外层是用聚碳酸酯制成的,和车灯一样,但用的是热涂层(UV 涂层不能覆盖整个生命周期)。即现在大多数情况下用于激光雷达顶盖的涂层(当激光雷达顶盖用的是塑料而不是玻璃)。
第二个主要照明功能是滑行照明。用于低速,需要较低的性能但更宽的视野(42 度)。这相当于近光灯。
第三个照明功能是跑道关闭光束。可能相当于雾灯/转弯灯,当飞机转弯时在侧面可以看到。
第二种类型的灯用于信号功能,类似于与汽车位置灯。
白色前后频闪灯:光强度至少为 400 cd(类似于汽车日间行车灯)。这些灯位于左右机翼上,用于避免碰撞。这些灯以特定模式闪烁(例如 50 毫秒开 – 1400 毫秒关)。此外,飞机后端也设置有频闪灯。

航行灯 : 红绿灯,用于确定飞行器的位置和方向。强度较低,约为 20-40 坎德拉。它们带有截光,以避免将光线投射到飞机尾端。
由于机翼的曲率,达到光强要求有时并不容易。对光学工程师而言,光传输和光学规则都是相似的。灯具的位置至关重要,需要飞机设计师和灯具制造商之间的良好沟通,这也是一款经典的汽车照明设计诞生的必经之路。


红色防撞灯 :该红光灯安装在飞机顶部,需要产生至少 400 cd 的闪烁红光。相比之下,汽车尾端雾灯亮度仅需 140 cd。通过红光 LED 获得最低 400 cd 并不简单,需要大量 LED 和非常好的热管理。

第三种灯是 Logo 灯。一种车牌灯,用于显示机翼上的标志和飞机编号。由于机翼的大小和灯的位置,光强度需要 4,000 cd,这样才能在机翼上提供足够的亮度。
此外还有机翼和发动机灯(从驾驶舱检查是否一切正常)、用于救援的直升机搜索着陆灯(350,000 cd)等……
与汽车行业一样,这些灯也需要满足航空行业规定,甚至最终客户(空客、波音和其他小型参与者)的特殊规范。认证由权威机构(比如欧洲的 EASA、美国的 FAA,这些机构将认证委托给飞机制造商)完成。与汽车认证相比,它们还需要对开发方式进行认证(而不仅是测试结果)。
与汽车相比,环境要求也略有不同。飞机必须满足军事规范(-55 摄氏度对 -40 摄氏度)和报废 25-30 年,而不是 15 年。这会对供应链和光源或 LED 驱动器等组件产生一些影响。
飞机照明市场大约每年 1 亿欧元(相当小众的市场)。主要参与者包括 Safran、Collins、Honeywell、Astronics 或 Aveo。
开发飞机照明的技能类似于汽车行业。同样需要测角仪、亮度摄像头、光度测量工作台,当然还有光学设计师。
目前的一项重大活动是 LED 改造,以取代许多飞机上仍然存在的卤素灯泡,延长光源的使用寿命并避免频繁更换(每 25 小时一次)。当前的主要挑战是降低当前飞机的成本,并降低新飞机开发的功耗,以应对当前激烈的竞争形势,以及来自中国的竞争力。总而言之,与汽车照明非常相似。