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CN2462230Y - 多用途发光二极管环射信号灯 - Google Patents

多用途发光二极管环射信号灯 Download PDF

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Abstract

多用途发光二极管环射信号灯包括光源组件、折射镜、灯罩和灯座,所述光源组件由固定于印刷电路板上的发光二极管、平凸会聚透镜、抛物面反射镜组成,所述折射镜为圆锥形折射镜,其锥尖置于光源组件定向光线射出方向上,光线呈圆周360°方向扩散发射。本实用新型采用了两次集光技术原理,将LED芯片所发出的光最大限度地收集并根据使用要求作定向发射,抗振性能好,能耗低,适用于特种车辆警示灯、航标灯、高空障碍灯及船用桅灯等。

Description

多用途发光二极管环射信号灯
本实用新型涉及信号灯的改造，特别是一种新型的多用途发光二极管环射信号灯。
随着发光二极管(LED)芯片技术的不断发展以及发光二极管(LED)封装型式的多样化，使得(LED)在各种新型灯器领域中的应用越来越广泛，产品大多数为LED汽车灯具以及交通信号灯，都是采用了小视角，高光强输出的发光二极管，组成定向光信号灯。而LED发光二极管在环射信号灯产品上的成功应用范例却鲜为人见，人们通常是把发光二极管直接配置在灯器的圆周面上，或是以尽可能小尺寸的平面光阵单元体按多边形形式排列在灯器的圆周面上，以使LED或LED光阵所发出的光线呈360°方向散射来满足各种环射灯的使用要求，而这样的应用形式其所得到的圆周方向上的光强输出特性曲线往往是呈齿轮状，从而造成灯器在圆周方向上出现有规划的暗区，光线的均匀性和连续性很差。为了满足在圆周方向每个点上的输出光强都能达到使用要求，往往需要配置数量很多的LED，并且其结构松散，制作工艺性也很差。因此目前常用的环射信号灯很少能使用LED作为光源如车顶的信号灯使用白炽灯配以环绕旋转反光镜，耗能高发光效率低结构复杂，故障率高。
本实用新型的目的就是为了解决目前常用环射信号灯的问题，克服LED光源在环射灯产品的应用当中所存在的上述种种缺陷而设计的一种全新的LED环射信号灯。
本实用新型的构成包括一种多用途发光二极管环射信号灯，主要包括光源组件，折射镜、灯罩和灯座，所述光源组件由固定于印刷电路板上的发光二极管、平凸会聚透镜、抛物面反射镜组成，所述折射镜为圆锥形折射镜，其锥尖置于光源组件定向光线射出方向上，光线呈圆周360°方向扩散发射。
本实用新型的优点是：
1、LED光源组件采用了两次集光技术原理，使得由LED芯片所发出的原始散射光被最大限度地收集并根据使用要求作定向发射，其对LED光源部份的技术设计构思新颖，在较少数量的LED资源配置条件下，发光亮度更高，射出光线连续性、均匀性更好。
2、LED光源实现了平面结构形式配置、紧凑、合理、生产工艺性好，有利于大批量机械化生产，而环圆周状LED的光源配置形式则不具有这样的优点。
3、LED光源的发光响应速度快，抗振性能好，能源消耗低，使用寿命长：与传统形式的环射信号灯相比，由于不需要旋转反光镜机构及灯泡等易损零部件，其故障率极低，特别适合于在颠波，振动，摇摆，高空维修不便，能源供应不足及高速运行的场合下使用，如用作特种车辆警示灯，航标灯，高空障碍灯及船用桅灯等。
图1是本实用新型两次集光技术原理及其光学设计的结构示意图；
图2是本实用新型实施例之一的单锥结构LED环射信号灯结构剖视图；
图3是图2的A-A截面剖视图；
图4是本实用新型实施例之二的双锥组合形式LED环射信号灯结构剖视图；
图5是本实用新型实施例之三的车用警示灯-LED环射信号灯组合灯排示意图。
下面结合附图对本实用新型的结构原理及实施例作详细的说明：
图1是本实用新型两次集光技术原理及其光学设计的结构示意图，图中1为LED发光二极管，2为与LED光源1对应配套的抛物面反射镜，3为与LED光源1对应配套的平凸会聚透镜，4为圆锥形折射镜，5为LED印刷电路板。首先我们把LED光源1头部的透明环氧半球封装体看作是另一个具有光学会聚特性的透镜L，由LED芯片发出的散射光线，其经透镜L的折射后形成了该发光二极管的固有散射角度为2θ的光线输出，并且它的能量密度已为相对较高，当它与平凸透镜3的孔径角(亦可理解为该透镜对散射光线进行有效会聚的收集角)重合时，透镜3把2θ角度的散射光线会聚折射成具有相应截面积的定向光束输出。
当由N个LED及对应的N个平凸透镜密排成一块平面光阵时，该平面光阵输出的是具有与该光阵面积相似的定向集束光，它的能量密度已经是相当地高，并且可以被认为是相对均匀连续的输出。该集束光在圆锥形折射镜4的折射作用下向水平360°方向连续均匀射出，形成了灯器的主体环射光(图示中的箭头实线部分)输出。
由LED光源1发出的散射光线，其在平凸透镜3的孔径角(或是LED光源1的标准视角2θ)所包含的范围外的部分，则被抛物面反射镜2有效地反射会聚成具有相当能量的定向平行光束射向平凸透镜3，并透过平凸透镜3输出有效光强，这部分的定向光束在平凸透镜3的折射作用下，形成了相当能量的定向折射光线，并经过圆锥形折射透镜4的折射，使该环射信号灯除了在环360°水平方向有高光强的连续均匀光线输出以外，其垂直方向上也有相当大的非水平折射光(图示中的箭头虚线部分)输出，形成了LED环射信号灯的有效垂直散射角，扩大了LED环射信号在垂直方向上的可视角度。
根据上述结构和原理设计的单锥结构LED环射信号灯，参见图2、图3。如图所示，光源组件12由平凸会聚透镜3，抛物面反射镜2等光学结构零件和发光二极管1以及LED印刷电路板5组成，整个光源组件用密封硅胶在该组件的电路板背面严密地封盖起来，可靠地保证了该光源组件的整体密封性。
对于上述光源组件它所采用的平凸透镜形式，完全取决于技术设计与结构设计以及加工制作工艺需要，可以是单面球凸透镜的形式，也可以是双面球凸透镜的形式或是设计采用菲涅尔会聚透镜时，可以是外梯菲涅尔透镜形式，也可以是内梯菲涅尔透镜形式。圆锥折射镜4置于透明灯罩7内其锥尖对向光源组件12，即置于光源组件定向光线射出方向上使光线呈圆周360°方向扩散发射折，射镜4固定密封在透明灯罩7内，再将装有光源组件12和圆锥反射镜4的灯罩7的底部经螺钉6联接固定于灯底座11上，灯底座11内可安装有多功能电子闪光器9，该闪光器9可以设计成一个独立的产品配套部件，可根据需要设置为定光或闪光两种状态，并且其闪光功能可以是多种闪光灯质可调，其工作电压也可以分为固定电压或宽电压范围可调两种形式，而所有这些功能的实现使得本实用新型的实际应用范围更广。
本实用新型的另一个实施例是双锥组合形式LED环射信号灯(参见图4)。与上述实施例结构原理相同，所不同的是本实施例LED环射信号灯具有两个圆锥形折射镜4和4a以及与该两个圆锥形折射镜对应的LED光源组件12和12a，其中光源组件12a与圆锥形折射镜4a组合应用，形成灯具上半部分环射光输出：光源组件12与圆锥形折射镜4组合应用，形成灯具的下半部分环射光输出。由透明灯罩7把上述两部分的发光体包容成一个完整密闭的灯体，用联接螺钉6把该灯体固定在灯壳底座11上。
本实施例的LED环射信号灯是一种典型的远距离信号指示灯具，其输出光强很高，并具较大的垂直发散角，特别适用于作海上浮标航标灯和高层建筑航空障碍灯。
在本实施例LED环射信号灯中，光源组件12a的LED平面光阵其由平凸透镜形成输出的定向主体集束光(图示箭头实线)部分被根据需要调制成具有一定的散射角度，经过圆锥形折射镜4a的折射以后形成一个垂直散射角度为β的灯具上半部分主体环射光，其与灯具下半部分成相对水平发射的主体环射光合成，连同由光源组件12a和12中那由抛物面反射镜所形成的箭头虚线所示散射光线一起作为灯具的环射光输出，除了有相当高的环射光中心光强以外，其在一定的垂直发散角范围内的光强也很高，该灯具用作海上浮标灯时，能有效克服由于浮标在水中激烈摇摆所造成的信号灯光闪光频数的缺失现象，而它的高光强低功耗特性对于海上能源供应不足的使用场合来说，更能体现出它极大的实用价值。
当本实施例LED环射信号灯被用于高层建筑航空障碍灯时，圆锥折射镜4a的锥尖角α可根据需要被制成大于90°，它使得灯具的上半部分主体环射光的出射方向偏于水平向上的方向，这对于航行高度高于建筑物的飞机驾驶员及时发现障碍物来说十分有利，而这种LED灯具的超长使用寿命对于高空维修不便的使用场合来说，更能显示出它的极大的优越性。
图5是本实用新型实施例之三的车用警示灯-LED环射信号灯组合灯排。图中1为组合灯排安装底座，2为LED环射信号灯体，3为组合灯排透明罩壳，4为组合灯排安装夹箍。本实施例的灯具可有多个LED环射信号灯体组合成一灯排形式，成左红右兰光色对半配置(或为单色红光、单色兰色及单色黄光配置)，用安装夹箍4将灯排固定在车辆顶部，可广泛应用于警车、救护车、消防车及工程抢险车等特种车辆上作警示灯。

Claims (2)

1、一种多用途发光二极管环射信号灯，主要包括光源组件、折射镜、灯罩和灯座，其特征在于所述光源组件由固定于印刷电路板上的发光二极管、平凸会聚透镜、抛物面反射镜组成，所述折射镜为圆锥形折射镜，其锥尖置于光源组件定向光线射出方向上，光线呈圆周360°方向扩散发射。
2、根据权利要求1所述的多用途发光二极管环射信号灯，其特征在于所述平凸会聚透镜为球面正透镜或菲涅尔透镜。
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