本發(fā)明涉及一種包含復(fù)合型菲涅爾透鏡的led燈珠、pcb鋁基板、散熱支架、透明塑料燈罩構(gòu)成的航標(biāo)燈光學(xué)裝置。

背景技術(shù)：

航標(biāo)燈是為保證船舶在夜間安全航行而安裝在某些設(shè)施上的一種交通燈。1912年瑞典工程師古斯塔夫·達(dá)倫因發(fā)明航標(biāo)燈塔自動(dòng)控制裝置保障航行安全獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1966年，iala（國(guó)際航標(biāo)組織）公布了關(guān)于航標(biāo)燈光強(qiáng)和射程之間的關(guān)系，其主要目的是規(guī)范在不同氣象能見(jiàn)度下的燈光有效射程，從而為航標(biāo)燈的設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。一般認(rèn)知下，在同等能耗情況下，盡可能地提高燈光射程，是提高保障船舶夜行安全能力的有效手段。

航標(biāo)燈主要由能源系統(tǒng)、光源、光學(xué)裝置等組成，各組成部份隨著科技的發(fā)展而發(fā)展。目前，能源系統(tǒng)主要以蓄電池儲(chǔ)能、太陽(yáng)能板充電為主要應(yīng)用形態(tài)，光源則以多顆led串聯(lián)、并聯(lián)等為主，光學(xué)裝置以菲涅爾燈罩為主，它可將由led發(fā)出的光線(xiàn)匯聚在一定角度范圍內(nèi)發(fā)射出去以提高燈的有效射程。

菲涅爾透鏡是由法國(guó)物理學(xué)家augustin-jeanfresnel在1822年發(fā)明的。從剖面看，其表面是由一系列鋸齒型臺(tái)階組成，每個(gè)臺(tái)階都可以看做一個(gè)獨(dú)立的小透鏡，從而把光線(xiàn)調(diào)整成平行光或聚光，其聚光效果比普通的凸透鏡好很多，因此菲涅爾透鏡被廣泛的應(yīng)用于對(duì)光束的準(zhǔn)直和聚焦方面的整形。例如專(zhuān)利us7800840b2提供了一種應(yīng)用在led照明、手機(jī)或相機(jī)的閃光光學(xué)裝置領(lǐng)域的菲涅爾透鏡的設(shè)計(jì)方法，可將led光束整形成具有空間對(duì)稱(chēng)性的類(lèi)橢圓光斑，大幅度的提升中心峰值光強(qiáng)；專(zhuān)利us2004095777a提出了一種高效led航標(biāo)燈器，將菲涅爾透鏡準(zhǔn)直和聚焦方面的優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用于航標(biāo)燈燈罩，有效的提高了光能利用率。

由于航標(biāo)燈應(yīng)用的特點(diǎn)，再加上菲涅爾燈罩的鋸齒狀結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)期暴露在重鹽霧、大濕度、大溫差等惡劣環(huán)境下的航標(biāo)燈，其菲涅爾燈罩表面極易沉積灰塵、油污，從而影響燈光的透射率，且鋸齒狀結(jié)構(gòu)的菲涅爾燈罩并不方便清潔和維護(hù)，長(zhǎng)期應(yīng)用的效果受到影響；有數(shù)據(jù)表明兩三年后燈光的亮度衰減降低，甚至達(dá)20-30%。

光源也是影響航標(biāo)燈燈光效率的一個(gè)重要因素?，F(xiàn)有的航標(biāo)燈，多采用直插型小功率led燈珠，此類(lèi)燈珠一般為環(huán)氧樹(shù)脂封裝透鏡，這種環(huán)氧樹(shù)脂是熱的不良導(dǎo)體，導(dǎo)熱系數(shù)一般為0.2w/(m.k)，環(huán)氧樹(shù)脂長(zhǎng)時(shí)間工作在較高溫度下容易老化，從而產(chǎn)生光衰，且直插型led燈珠采用普通基材覆銅板(ccl)進(jìn)行電氣連接，不利于led散熱，嚴(yán)重的縮短了led使用壽命。2005年2月zhengdai-shun,qianke-yuan,luoyi等在《semiconductoroptoelectronics》發(fā)表《lifetestandfailuremechanismanalysesforhigh-powerled》，詳細(xì)分析了led的光衰特性及產(chǎn)生的原因，指出溫度升高及紫外照射造成的環(huán)氧樹(shù)脂透明度嚴(yán)重下降，是led光衰的一個(gè)重要原因。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，led燈珠的封裝技術(shù)工藝也得到了進(jìn)一步發(fā)展，體現(xiàn)在led的功率更高、亮度更亮、光源集中、裝配容易、封裝散熱方式更為先進(jìn)等優(yōu)點(diǎn)，因此采用大功率led作為航標(biāo)燈的燈源，無(wú)疑是本領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)，但與其相應(yīng)的光學(xué)裝置亦需要進(jìn)一步設(shè)計(jì)。例如專(zhuān)利cn200710117721.0提出了一種航標(biāo)燈單元及其應(yīng)用。該發(fā)明能夠?qū)膌ed光源發(fā)出的光線(xiàn)在一個(gè)方向上準(zhǔn)直壓縮，同時(shí)能夠在另一個(gè)垂直的方向非常準(zhǔn)確的控制光強(qiáng)分布，從而可以根據(jù)實(shí)際的照明需求設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)非常緊湊的光學(xué)裝置。

因此，根據(jù)行業(yè)應(yīng)用的特點(diǎn)，結(jié)合科技水平的發(fā)展，對(duì)航標(biāo)燈各組成部份的再創(chuàng)新設(shè)計(jì)，無(wú)疑是有助于滿(mǎn)足航標(biāo)燈“燈光明亮、視距足夠”的總體目標(biāo)和要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種新型的航標(biāo)燈光學(xué)裝置，該裝置能有效解決led散熱通道不佳、光衰嚴(yán)重，不易清潔維護(hù)等缺點(diǎn)。

本案申請(qǐng)人提出了“一種適用于航標(biāo)燈光學(xué)裝置的復(fù)合型菲涅爾透鏡”（已同日提出實(shí)用新型專(zhuān)利申請(qǐng)）。本發(fā)明裝置如附圖所示，led燈珠512回流焊接在pcb鋁基板113上,與復(fù)合型菲涅爾透鏡111、散熱支架114一同組成一個(gè)發(fā)光單元11，并以一定數(shù)量以圓周陣列的方式排布。散熱支架114和上述發(fā)光單元11間均勻涂抹導(dǎo)熱硅脂，有利于減小散熱支架與pcb鋁基板之間的熱阻，保證了該航標(biāo)燈光學(xué)裝置的散熱性能。

所述發(fā)光單元11外部用透明塑料燈罩14包圍，該塑料燈罩腔體部分的軸截面由兩段光滑連接的直線(xiàn)211、212組成，呈上小下大且表面光滑的圓錐狀，便于雨水沖洗。

本發(fā)明的目的、特征及優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)實(shí)施例并結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1是基于復(fù)合型菲涅爾透鏡的航標(biāo)燈光學(xué)裝置示意圖。

圖2是透明塑料燈罩軸截面示意圖。

圖3是應(yīng)用6顆led燈珠陣列的航標(biāo)燈光學(xué)裝置示意圖。

圖4是應(yīng)用8顆led燈珠陣列的航標(biāo)燈光學(xué)裝置示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明內(nèi)容進(jìn)行說(shuō)明。

如圖1所示，是本發(fā)明在航標(biāo)燈中的具體應(yīng)用：111是復(fù)合型菲涅爾透鏡，112是led燈珠，113是pcb鋁基板，114是散熱支架，12是上底板，13是下底板，14是透明塑料燈罩。112焊接在113上,與111、114一同組成一個(gè)發(fā)光單元11，然后以一定數(shù)量圓形陣列分布。113和114間均勻涂抹導(dǎo)熱硅脂，外部用14蓋住。其中圓周陣列方式排布的發(fā)光單元11的數(shù)量大等于3個(gè)，優(yōu)選6、8個(gè)；led燈珠112優(yōu)選貼片式大功率led燈珠；散熱支架114，優(yōu)選鋁質(zhì)支架；

如圖2所示：211、212是兩段光滑連接的直線(xiàn)構(gòu)成透鏡塑料燈罩，呈上小下大且表面光滑的圓錐狀，便于雨水沖洗。其中直線(xiàn)211、212分別與中心軸成一定斜度：其斜度范圍分別為45°-80°，1°-10°、分別優(yōu)選75°、3°。

圖3、圖4為分別應(yīng)用6顆、8顆led燈珠陣列的航標(biāo)燈光學(xué)裝置。

上述具體實(shí)施方式只是對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)解釋?zhuān)景l(fā)明并不只僅僅局限于上述實(shí)施例，凡是依據(jù)本發(fā)明原理的任何改進(jìn)或替換，均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種基于復(fù)合型菲涅爾透鏡的航標(biāo)燈光學(xué)裝置。該光學(xué)裝置由復(fù)合型菲涅爾透鏡111，LED燈珠112，PCB鋁基板113，散熱支架114，上底板12，下底板13，透明塑料燈罩14組成。LED燈珠112回流焊接在PCB鋁基板113上,與菲涅爾透鏡111、散熱支架114一同組成一個(gè)發(fā)光單元11，并以一定數(shù)量以圓周陣列的方式排布。散熱支架114和上述發(fā)光單元11間均勻涂抹導(dǎo)熱硅脂，有利于減小散熱支架與PCB鋁基板之間的熱阻，保證了該航標(biāo)燈光學(xué)裝置的散熱性能。所述的發(fā)光單元11外部用透明塑料燈罩14包圍，該塑料燈罩呈上小下大且表面光滑的圓錐狀，便于進(jìn)行清潔維護(hù)。該光學(xué)裝置散熱良好、便于清潔，非常適合于航標(biāo)燈應(yīng)用的特點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：劉華松;吳允平;劉規(guī)東;高博
受保護(hù)的技術(shù)使用者：福建吉星智能科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2016.03.09
技術(shù)公布日：2017.09.19