飛機照明(aircraft lighting)指飛機上用于照明座艙、發出燈光信號和照明著陸跑道的設備，分為機內照明和機外照明以及應急照明。固態光源技術的飛速發展為改進飛機照明帶來了契機。

　　背景簡介

　　民用飛機照明系統需要實現多種機內外照明功能，并嚴格符合適航規章的定量性能要求。著陸燈必須在跑道上提供足夠的照度，使飛行員在進近、著陸、滑行等階段能獲取充分的地面信息。航行燈、防撞燈的光強值及其分布必須能夠以標識飛機輪廓和飛行方向，給附近飛機飛行員提供目視參考，警示飛行員采取相應的避撞措施。

　　這類系統安裝在飛機表面的氣動關鍵區域，結構復雜，空間相對緊張，需要考慮局部外形、安裝空間、機械接口、重量等諸多因素。傳統外部照明技術中常常采用體積大、壽命短、成本高的鹵素燈，固態光源技術的飛速發展為改進外部照明帶來了契機。

　　現狀與難點

　　固態光源指發光二極管( LED) 、有機發光二極管( OLED) 、聚合物發光二極管( PLED) 等采用半導體電致發光( EL) 技術的光源，具有發光效率高、顯色性好、色度可調、發光面積小便于集成、壽命長等優點，其中LED 是當前光效最高、技術狀態最成熟的固態光源。

　　目前民用飛機外部照明已經大量采用LED，航行燈、探冰燈、標志燈、紅光防撞燈等已經有成熟的LED 產品。然而在成熟的航空照明產品中LED 光源的應用方式類似于傳統燈具，只是將傳統的光源替代為LED，沒有充分利用LED 的特點和優勢。此外，一些機載大功率照明設備仍未采用LED 光源，如著陸燈、滑行燈、跑道轉彎燈、白光防撞燈等。

　　現有著陸燈、滑行燈、跑道轉彎燈普遍采用HID 燈為光源，利用高壓氣體放電發光，能滿足高亮度、高照度的照明需求，并具有很好的抗振動性能。但其壽命只有約4 000 h，需要經常更換。此外，光源啟輝時間很長，通常在啟動15 min 后才能達到穩定的光輸出。由于采用高電壓供電，光源和供電電纜都具有一定的安全隱患，放電瞬間電纜內的大電流也增加了燃油系統的危險，且產生的電磁干擾較大，需要采取嚴格的屏蔽措施。由于光源的功率效率只有約40%，大部分電能轉化為熱輻射和紫外輻射，使燈具的工作溫度很高，并影響安裝區域的其他設備與結構。

　　白光防撞燈通常采用氙氣燈為光源，氙氣燈的壽命也只有2 000 ～ 3 000 h，維護頻率高。作為脈沖工作的氣體放電燈，氙氣燈的起輝電壓很高，工作電流大，對驅動電路要求高。常常采用大容量電解電容和變壓電路，成本高，電解電容的壽命只有約4 000 h，需要經常更換。氣體放電機理導致的瞬時大電流也帶來了電磁干擾、燃油危險等問題。

　　此外，部分外部照明設備安裝在氣動敏感區，著陸燈、跑道轉彎燈通常安裝在機翼翼根，受前緣縫翼的影響，安裝空間緊張，左右白光防撞燈、航行燈安裝在左右翼稍小翼，對于復合材料小翼，在小翼表面開孔影響小翼的強度，需要在結構上作局部加強，增加了結構重量與成本。隨著超臨界機翼的廣泛應用，前緣厚度有所降低，燈具的安裝難度加大，實現安裝所需的結構代價很高。此外，由于在飛行過程中機翼會產生形變，如果結構支架剛度不夠高，將在燈罩內產生應力，從而導致內部裂紋，甚至破損，不利于飛機安全飛行。

　　應用優勢

　　在飛機照明領域，LED 技術具有巨大的應用前景，采用LED 照明技術有助于提高飛機照明系統的整體性能。在駕駛艙照明中，LED 導光板、頂燈/泛光燈可以提供具有高人—機功效的顯示儀表和低疲勞的視覺環境;在客艙照明中，LED 泛光燈、閱讀燈等可以提高機艙的舒適度，基于LED 顏色可調特性的情景照明更可以實現客艙照明的情景化，為旅客提供輕松愉快的乘機環境;在外部照明中，采用LED 光源可以提高系統的效率、可靠性、安全性，為飛行員提供舒適、有效的視覺信息;在應急照明中使用LED 光源可以節省耗電，提高系統的壽命和可靠性。鑒于LED 技術的固有優勢，以及目前相關產品的性能差距，民用飛機外部照明中勢必全面采用LED 產品。

　　目前民用飛機外部照明已經大量采用LED，航行燈、探冰燈、標志燈、紅光防撞燈等已經有成熟的LED 產品，并應用在B787、A350 等先進機型上。然而在成熟航空照明產品中LED光源的應用方式類似于傳統燈具，只是將光源替代為LED，沒有充分利用LED 的特點和優勢。

　　在翼尖航行燈、防撞燈的研發方面，Goodrich 公司已經有了成熟的航行燈產品，并在研制LED 防撞燈產品，均為獨立的設備，安裝接口與傳統燈具類似。

　　在著陸燈、滑行燈、跑道轉彎燈等大功率、高光強設備的研發方面，全球主要照明設備供應商已經進行了相關研發，并推出了相應的LED 產品。2009 年，Honeywell 公司推出其組合式LED 著陸燈，采用LED 陣列組合而成。

　　組合式LED 著陸燈在壽命、可靠性、維修性等方面都遠優于現有的HID 技術，具體的性能對比如下表1 所示。通過表中參數對比得知，基于LED 的照明設備在工作壽命、飛行循環、啟動時間、頻閃工作、線路安全和可靠性等方面都得到了極大的改善。

　　固態照明設備的發展趨勢具有功率逐漸增大、光效逐漸提高、電源效率逐漸提高的特征。在大功率固態照明設備設計方法上，集成化模塊化設計技術的應用越來越廣泛，進一步提高了設備的可靠性與維修性。

　　在現有民機照明系統中，大功率著陸燈、滑行燈、跑道轉彎燈、白光防撞燈等均未采用固態光源。外部照明系統性能直接影響飛行員的視覺能力及飛機的安全性，適航規章及相關工業標準對于著陸燈、防撞燈有明確的性能要求。盡管現有技術能在一定程度上滿足適航性能要求，使用傳統光源給系統級集成帶來了諸多問題。正如上文所述，采用傳統光源導致系統壽命短、安裝空間緊張、維護頻率高、電磁兼容性差、啟輝時間長。

　　固態光源技術為提高系統性能與集成優勢帶來了契機，從調研結果可以看到，各主要航空照明系統供應商已全面轉入大功率固態光源應用技術，并研制了初具雛形的大功率組合式LED 著陸燈。盡管該技術尚未應用于成熟機型，基于固態光源的固有優勢和技術發展潛力，及其在系統集成上的顯著優勢，預期該技術將廣泛應用于下一代民用飛機上。

　　結 語

　　根據目前的技術現狀及國內外發展趨勢，大功率固態光源照明技術能顯著提高機外照明整體性能。集成式著陸燈、翼尖航行防撞燈相對傳統技術具有很大性能優勢，能有效解決現有技術的接口定義、維護和安裝問題。應用固態光源技術將極大地提高翼根著陸燈、翼尖航行防撞燈的集成方便性，能根據飛機外形的特征，優化局部布置，有效減小對外形、結構等的影響。固態照明集成設計技術有利于提高系統整體性能與飛機綜合性能，降低運行與維護成本。