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    美宜照明

    剖析LED在民用驾驶舱泛光照明中的应用趋势

    2016-1-25  来源:照明工程学报  有92704人阅读

    核心提示: 国外飞行事故统计分析资料介绍, “人为差错”造成的事故占全部事故的40%,直升机达70%。驾驶舱泛光照明不合理,引起视觉疲劳是造成“人为差错”的直接原因之一。

      PWM调光实质是通过PWM 信号控制LED的通断,在某一固定频率下,通过调节脉冲的占空比来改变LED的通断时间。在整个工作过程中LED 的电流值或为零,或为一恒定值。由于利用了人眼的视觉暂留效应,所以在达到一定频率后,人眼对LED的亮度感觉是连续稳定的光。

      PWM调光相对于传统串联电阻降压调光有较大的优势,主要表现在以下几个方面:

      a) 保证调光过程颜色的一致性: 改变LED的电流会使LED的PN结温度有所改变,从而造成发射光谱的功率分布发生变化,进而导致发光颜色改变。PWM调光只改变电流脉宽来调节LED 亮度,在通电时间内电流值不变,因此PWM调光能保证调光过程颜色的一致性;

      b) 降低功耗: 在暗状态时,电压调光电路的大部分功率耗散在电位器等阻性器件上,而采用PWM调光可以避免此类功率消耗,因此能有效降低功耗;

      c) 便于实现总线控制技术。

      3. 4. 2 LED泛光照明的调光设计

      对于泛光照明的调光,民用飞机采用分区域调光的控制方式。泛光照明分为5个照明区域: 包括仪表板左侧泛光照明、仪表板右侧泛光照明、左操纵台泛光照明、右操纵台泛光照明和中央操纵台泛光照明。相应地设置了5个区域调光旋钮,每个调光旋钮均可实现本区域泛光照明100%连续调节。

      为了更好地保证光色均匀性和调光一致性,LED泛光照明采用PWM 调光方法,并通过调光控制盒实现。泛光照明作为主照明的备用光源,出于安全余度的考虑,均采用硬线直接将模拟调光信号传输给调光控制盒。调光控制盒通过硬线输出PWM信号给各个区域的泛光灯,如图3 所示。

      图3 LED 泛光照明调光架构

      在飞机遭遇雷雨天气的情况下,泛光照明可通过雷雨开关“STORM”统一控制。调光控制盒直接接收雷雨开关的模拟信号,并根据接收到的信号调整输出,使驾驶舱内所有的泛光照明处于最亮状态。

      4、仿真验证

      4. 1 仿真条件

      此次仿真基于某型民用飞机的三维模型进行,选择某公司提供的泛光灯作为仿真灯具,相关参数详见表2。

      表2 泛光灯相关参数

      4. 2 仿真结果

      仪表板仿真灯具布置于遮光板下表面,将探测器置于仪表板表面,从图4所示的照度仿真效果图可以看到,仪表板灯被点亮后,在仪表板垂直方向照度分布由上至下递减,靠近仪表板灯发光处最亮,照度为1225lx,对比度0.86 左右,在水平方向照度比较均匀,对比度0.96左右。

      图4 仪表板泛光灯仿真效果图

      左/右操纵台泛光灯仿真灯具布置于侧操纵台上方的窗户下沿,将探测器设置在左/右操纵台表面。

      从图5 所示的照度仿真效果图可以看出,左/右操纵台泛光灯给操纵台表面提供了足够的照度,平均照度在350lx左右,符合相关标准要求。

      图5 左/右操纵台泛光灯仿真效果图

      中央操纵台仿真灯具布置于布置于顶部控制板上,将探测器设置在中央操纵台表面,从图6 所示的照度仿真效果图可以看出,操纵台表面照度均匀,平均照度在450lx左右,符合相关标准要求。

      图6 中央操纵台泛光灯仿真效果图

      5 结束语

      本文从民用飞机泛光照明的基本要求出发,结合LED 光源本身的特性和人体工效学的研究结果,通过光色分析、供电分析、布置分析和调光控制分析形成了一种方案: 白光LED、28VDC 供电、PWM 调光。文章最后基于某型民用飞机的三维模型采用某公司提供的白光LED 泛光灯进行仿真测试,结果显示其光学性能较好地达到了泛光照明的照度要求,为某型民用飞机的泛光照明设计提供一定依据。

    编辑:BOBER

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