CN108561802A - 一种基于自由曲面方形光斑的集鱼灯 - Google Patents
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Abstract
一种基于自由曲面方形光斑的集鱼灯，涉及一种捕鱼设备，解决现有水上集鱼灯的照明光斑为圆形,能量面不均匀，照明量不足的问题，无法适应其他形状的工作场合，包括单颗LED芯片、散热器、镜筒、柱面透镜、控制板、灯罩、风扇和外壳；LED芯片的发光背面通过导热硅胶粘贴在散热器的前表面，散热器的后表面设置风扇，LED芯片前端设置柱面透镜，柱面透镜通过镜筒安装到LED芯片的同轴前方位置，控制板安装在外壳内且位于风扇的一侧，灯罩设置在柱面透镜的出光的方向，灯罩作为长方形的外壳的前端面，外壳和灯罩通过密封胶粘贴成为一体结构。本发明应用于自主的柱面透镜实现光斑的变形和满足鱼群的趋光特性而且密度均匀的矩形照射面，且光亮度可控的照射面。
Description
技术领域
本发明涉及一种捕鱼设备，具体涉及一种基于自由曲面方形光斑的集鱼灯。
背景技术
集鱼灯是光诱钓作业中最主要的助渔设备,可分为水上灯和水下灯两种。水上灯主要是用与把船只附近的区域照亮，利用鱼群对于光的趋光性，使鱼群汇聚到我们的照射范围里，进行捕捞提升产量。集鱼灯是目前渔业最长用的捕鱼的技术方式。现有的技术中目前的集鱼灯所产生的照明光斑都是圆形，本发明的照明光斑在于实现了长方形的照明光斑，并且可以实现能量均匀的照明面。
发明内容
本发明为解决现有水上集鱼灯的照明光斑为圆形,能量面不均匀，照明量不足的问题，无法适应其他形状的工作场合，提供一种基于自由曲面方形光斑的集鱼灯。
一种基于自由曲面方形光斑的集鱼灯，包括单颗LED芯片、散热器、镜筒、柱面透镜、控制板、灯罩、风扇和外壳；所述LED芯片的发光背面通过导热硅胶粘贴在散热器的前表面，散热器的后表面设置风扇，所述的LED芯片前端设置柱面透镜，所述柱面透镜通过镜筒安装到LED芯片的同轴前方位置，所述控制板安装在外壳内且位于风扇的一侧，灯罩设置在柱面透镜的出光的方向，灯罩作为长方形的外壳的前端面，所述外壳和灯罩通过密封胶粘贴成为一体结构。
本发明的有益效果：本发明所述的集鱼灯，采用单颗大功率的LED芯片，其发出的光的能量可以保证照射至水下，使其照射范围内的鱼群可以感受到光的存在，根据鱼群的去趋光性来吸引鱼群。
本发明所述的散热器，由于大功率的LED芯片所产生的热量需要及时的导出，为保证芯片可以正常的平稳工作，LED芯片的发光背面通过导热硅胶粘贴在散热器的一个端面上，散热器的材质选择防腐蚀，导热性能高的表面镀锌的铝散热片。在粘贴芯片的散热片另一端设置风扇，选取风量较大的滚珠轴交流电风扇，使其风量达到最大保证整个系统的正常工作温度。
本发明中的柱面透镜是以自由曲面为基础的柱面透镜，根据选择的大功率LED芯片的参数为基准，并根据几何光学原理公式，出射角公式和入射角公式结合上述公式能够取得柱面镜的厚度，再通过光学设计软件来确定柱面镜的表面曲率，最终的光的出射形状以及角度都是整个自由曲面加上柱面透镜的一体透镜决定。柱面镜的结构是以一个半圆柱的曲率以自由曲面镜为基底在其上端加工出柱形的曲面镜片。
本发明所述的镜筒，其材质是硬质的塑性材质，其作用是固定柱面透镜，及柱面镜片和光源之间的相对位置，保证出射光束的光斑角度和光斑的形状。
本发明所述的灯罩，其材质是经过镀有高透膜的硬质的PC塑性材质的灯罩，避免柱面透镜表面被刮花，保证光学系统的结构完整，避免受灰尘以及其他为外界因素的影响。
本发明所述的外壳，在底部板设有通风的长条孔，实现散热以及避免海上潮气液化后积攒在壳体内，其外壳体主要是保护外壳，以及灯具与灯杆的安装固定架，材料选用金属的耐腐蚀，硬度高，可实现承载一定重量，能够稳定的安装在灯杆的安装架上。
附图说明
图1为本发明所述的一种基于自由曲面方形光斑的集鱼灯的结构示意图；
图2为柱面透镜的x轴剖视图；
图3为柱面透镜的y轴剖视图；
图4为本发明所述的一种基于自由曲面方形光斑的集鱼灯中LED光源发射出的光线经过柱面透镜后的效果图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1至图4说明本实施方式，一种基于自由曲面方形光斑的集鱼灯，包括单颗LED芯片4、散热器5、镜筒3、柱面透镜2、控制板8、灯罩1、风扇7和外壳6，所述LED芯片4的发光背面通过导热硅胶粘贴在散热器5的前表面，散热器5的后表面设置风扇7，所述的LED芯片4前端设置柱面透镜2，所述柱面透镜2通过镜筒3安装到LED芯片4的同轴前方位置，所述控制板8安装在外壳内且位于风扇7的一侧，灯罩1设置在柱面透镜2的出光的方向，灯罩1作为长方形的外壳6的前端面，所述外壳6和灯罩1通过密封胶粘贴成为一体结构。
本实施方式所述的LED芯片出射大功率的led光源4，其作为发光原件其规格按照实际工作的情况选取，根据不同的鱼群对光的特性决定的芯片的型号，即：可以根据捕捉的不同的鱼群的趋光性，不同的亮度和饱和度，来吸引鱼群。
结合图2至图4，LED芯片4出射的光源如图4所示其发射出的光线通过芯片前面的自由曲面的折射，照射至在以自由曲面为基础的柱面透镜2后折射出去，结合图2和图3，柱面透镜2的面型是以LED芯片出射的光源的参数为基准，并根据几何光学原理公式：
φs(α)＝∫I(α)dw＝πsin2α，I(α)＝cosα中，α为光源的入射角，w为光源的立体角，φs(α)为入射光强度。
αβ表示对应于出射角β的入射角，中心透射面的光通量中心透射面与全反射面所分配角度的临界值结合上述公式能够取得柱面透镜的厚度d，h为光源到镜片的距离，l为芯片的发光面长度，
再通过光学设计软件Zemax软件来确定柱面镜2的表面曲率R，最终的光的出射形状以及角度是由以自由曲面为基础的柱面透镜2决定的，镜筒3用以固定安装柱面透镜2并保证柱面透镜2和LED芯片4的相对位置。使led光源发射的光线在海面上实现了长方形的照明区域且能量密度均匀。
LED芯片4在工作时所发出的热量需要及时的散出，保证正常的工作温度和稳定性，本实施方式中，将柱面镜和自由曲面镜的结合使用，当光源发射的大角度光线时，半圆拱形的自由曲面透镜，把LED芯片的发光表面包含在透镜内，当LED芯片发射的光线先通过曲面透镜后折射到柱面透镜后射出，最终照射的光斑呈现长方形照射区域。同时光斑的照射面能量均匀，能够满足集鱼灯的作业需求。
所述的镜筒3保护整个结构不进入灰尘以及镜片的安装和固定。其材质是硬质的塑性材质，其作用是固定柱面透镜，及柱面镜片和光源之间的相对位置，保证出射光束的光斑角度和光斑的形状。
本实施方式所述的散热器5起到了保证工作温度的稳定，散热器为导热性好而且内腐蚀性高表面镀锌铝散热器，大功率的LED芯片的发光的背面与散热器5通过导热硅胶连接，风扇7设置在贴芯片的散热器5另一个端面对其吹风，提高散热效果，风扇的规格选取大风量交流的转珠轴风扇，其风量大、寿命长，风扇以及芯片的电源接口设置在控制板上。
本实施方式所述的灯罩1，采用硬质的通透性高的塑料材质，保护着整个发光系统的正常出光，同时避免在工作时对柱面镜片划伤，以及海水等环境因素的问题影响系统工作，同时保护内部电路。
本实施方式所述的集鱼灯由金属的外壳6和灯罩1构成，在外壳6内部的散热器5、镜筒3、风扇7和控制板8的底部距离外壳底部面板3cm。同时底面板上有一些通风的条孔，条孔的作用是通风散热同时防止壳体内的海面潮气水液化后积攒在壳体内，使液化的水能够排出，灯罩1与金属外壳作为最外层的保护，保护着正常的发光照射，避免柱面透镜2裸露在外以免因镜片被破坏造成的影响，金属的外壳6也是安装在工作的固定架能够实现承载一定重量，金属材料的选择避免了海水的腐蚀性。
本实施方式通过控制板8来控制供电开关，通过控制板上的电位器旋钮来调节LED芯片的电流改变亮度，可以实现控制电力开关和调控光亮度的调节，本发明所阐述的工作方面不仅限此说明。
Claims (7)
1.一种基于自由曲面方形光斑的集鱼灯，包括单颗LED芯片(4)、散热器(5)、镜筒(3)、柱面透镜(2)、控制板(8)、灯罩(1)、风扇(7)和外壳(6)，其特征是；
所述LED芯片(4)的发光背面通过导热硅胶粘贴在散热器(5)的前表面，散热器(5)的后表面设置风扇(7)，所述的LED芯片(4)前端设置柱面透镜(2)，所述柱面透镜(2)通过镜筒(3)安装到LED芯片(4)的同轴前方位置，所述控制板(8)安装在外壳内且位于风扇(7)的一侧，灯罩(1)设置在柱面透镜(2)的出光的方向，灯罩(1)作为长方形的外壳(6)的前端面，所述外壳(6)和灯罩(1)通过密封胶粘贴成为一体结构。
2.根据权利要求1所述的一种基于自由曲面方形光斑的集鱼灯，其特征在于，所述外壳(6)的底部面板设置有通风的长条孔。
3.根据权利要求1所述的一种基于自由曲面方形光斑的集鱼灯，其特征在于，散热器(5)表面为镀锌的铝散热片。
4.根据权利要求1所述的一种基于自由曲面方形光斑的集鱼灯，其特征在于，所述灯罩(1)和镜筒(3)均为镀有高透膜的硬质PC材料。
5.根据权利要求1所述的一种基于自由曲面方形光斑的集鱼灯，其特征于，所述风扇(7)采用滚珠轴交流电风扇。
6.根据权利要求1所述的一种基于自由曲面方形光斑的集鱼灯，其特征于，散热器(5)、镜筒(3)、风扇(7)和控制板(8)的底部距离外壳底部面板3cm。
7.根据权利要求1所述的一种基于自由曲面方形光斑的集鱼灯，其特征于，所述风扇(7)以及LED芯片(4)的电源接口设置在控制板(8)上，通过控制板(8)来控制供电开关，通过控制板上的电位器旋钮来调节LED芯片(4)的电流改变亮度。
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| CN108561802B (zh) | 2024-04-02 |
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