CN211289628U - 一种便携式压缩光束照明工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种便携式压缩光束照明工具，包括壳体、电池、长矩形光斑照明结构、圆形光斑照明结构、电路板、开关、散热结构和密封结构，上述结构全部容纳在壳体内部；所述电池由若干个储能电池并联组成；长矩形光斑照明结构由光源、窗口镜、二次透镜组成；圆形光斑照明结构由光源、窗口镜、聚光杯组成；电路板由充放电控制电路、蓝牙电路、光源恒压恒流源电路、开关逻辑电路组成；长矩形光斑照明结构所发出的光斑不仅仅是矩形也可以是其他形状光斑点，光斑光能量在投射区内均布；另外还有光源发出的光通过聚光杯的反射后形成圆形光斑通过窗口镜射出，满足传统照明需求，使得该装置一机两用，既提高了针对性又兼顾广谱性。

Description

一种便携式压缩光束照明工具

技术领域

本实用新型涉及照明技术领域，具体为一种便携式压缩光束照明工具。

背景技术

随着生活水平的提高，及出行的方便，越来越多的人选择夜间钓鱼或者骑自行车出门享受户外自由的出行，为响应此趋势，许多便携式夜间照明装置应运而生；但是目前市面上绝大部分厂商推出的此类装置发出的都是圆形光斑且光强呈典型的高斯分布，而没有根据实际的应用场景针对性的开发相应照明装置；受限于装置的体积、储能、散热和光源技术的现状，不可能实现长时间大功率或照度的照明装置，所以我们要根据具体的应用场景合理的利用二次光学透镜或透镜组，对光斑进行压缩整形，使有限的光能量照射在合理的范围内，避免无效的浪费节约能量的同时使要观察的目标更加清晰。

此类应用场景装置一般是固定在钓箱或者自行车等装备上，且装置与地面水平面呈现一个比较小的夹角。

我们以垂钓为例详细说明此类需求的特殊性及开发此类装置的必要性，要观察的目标是浮标尾，其一般距离装置在5米到10米的距离，以理想的浮标落点为中心，要照射的范围则在水平横向方向上约1米到2米的范围，在观察者正前的纵向方向上也在1米到2米的范围上；而照明装置光束中心轴线与水平面呈6°左右的夹角。

目标所在的距离是由垂钓者钓竿长度和风线长度决定的，一般也就在5 到10米的范围，即使有区别，离这个范围差距也不会很大，观察的水平横向方向的范围，是由目标落在水平横向方向上位置和其横向移动范围决定的，在水平纵向方向上，浮标落点大概在1米左右的范围内，加上水和风的运动促使目标位移，要观察的目标在水平横向方向上覆盖范围大概在1到2米。观察者正前的方向上，对任何垂钓者而言，其目标的观察范围不会区别很大，一般而言有个1到2米就足够了。

针对这种比较普遍且常见的垂钓场景，传统的照明装置就不太适合了，主要原因就是在目标水平横向方向的照射范围与纵向方向上的照射范围不能兼顾；由于照明装置与水平面有个比较小的夹角，当传统照明装置在水平横向上照射范围为1-2米时，其纵向照射范围可以达到10米以上，其纵向覆盖范围远远大于实际所需理想的照射范围，而且此时为了目标清晰度一般都要增加光源光能量的输出，这就造成了大量光能量的浪费；如果传统照明装置要满足纵向照射范围，则其水平横向的照射覆盖范围仅仅只有0.2米左右，这对任何垂钓者而言都是大大增加了其操作难度，再加上风和水流的影响，目标在水平横向方向上往往不是固定的，这就需要垂钓者根据目标的实际位置，不断的去调整照明装置在横向方向上的角度，使其保持对目标不间断的照射，这无疑对垂钓者而言是比较头疼的事情。

另外传统的便携式照明装置是依靠壳体和光源背后的散热元件散热的，由于便携式照明装置要求一定的密封性，这样很容易造成设备内外的气压不平衡，该气压失衡往往会加重照明装置密封圈的冲击，加速其失效，最终失去该装置的有效防护，使水汽进入装置内部损害电气元件直至其彻底失去工作能力。

最后传统的便携式照明装置，往往为了方便消费者使用，在照明装置的壳体上安装显示元件，以实时显示照明装置的工作状态，但是受限于便携式照明装置的体积和成本，增加了显示元件后的照明装置很难达到有效的防水等级。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种便携式压缩光束照明工具，具备光能量密度较高、观察目标清晰、减少光能量浪费和对环境光污染较小的优点，以解决上述背景技术中所提到的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种便携式压缩光束照明工具，包括壳体、电池、长矩形光斑照明结构、圆形光斑照明结构、电路板、开关、散热结构和密封结构，上述结构全部容纳在壳体内部，长矩形光斑照明结构由光源一、窗口镜一、二次透镜组成，圆形光斑照明结构由光源二、窗口镜二、聚光杯组成，所述光源一安装有散热基板，所述光源一、内套、窗口镜一和二次透镜组成光束压缩整形结构，所述壳体内腔的左侧设置有电路板。

优选的，所述光源一与内套压紧连接，内套与二次透镜压紧连接，二次透镜与窗口镜一压紧连接，窗口镜一的表面通过压紧连接有密封圈一，密封圈一的表面通过压紧连接有镜头盖一，镜头盖一与壳体螺纹连接，旋紧镜头盖一可以对二次透镜、内套、窗口镜一和密封圈一压紧。

优选的，所述电路板包含充放电控制电路、蓝牙电路、光源恒压恒流源电路和开关逻辑电路组成。

优选的，所述充放电控制电路包含有放电电路，放电电路对外提供直流电源。

优选的，所述蓝牙电路与手机连接，可以在手机上查看剩余电量，电压电流参数，可在手机上调整输出负载电流，从而改变光源输出光功率。

优选的，所述壳体表面的顶部和底部分别开设有多个第一透气孔和第二透气孔，所述壳体的内壁贴合有透气膜，所述第一透气孔、第二透气孔与透气膜组成散热结构，该散热结构可以保证壳体内部与壳体外部气压平衡，以保护密封件使用寿命和效果。

优选的，所述光源一产生的热量依次通过透气膜、第一透气孔和第二透气孔传递壳体外侧，其中第一透气孔和第二透气孔是通过热对流传出内部热量。

优选的，所述壳体顶部的左右两侧分别设置有充电口和放电口，所述充电口和放电口之间开设有两个螺纹孔，所述充电口和放电口的顶部分别设置有第一防水塞和第二防水塞，所述壳体底部的右侧设置有控制开关。

优选的，所述窗口镜二的表面通过压紧连接有密封圈二，密封圈二的表面通过压紧连接有镜头盖二，镜头盖二与壳体螺纹连接，旋紧镜头盖二可以对聚光杯、窗口镜二和密封圈二压紧。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型通过光源一发出的光束经过二次透镜对某个维度压缩整形后，投射的配合使用，投射到目标观察面上的光斑形状为一定长宽比的矩形光斑，使光束发散到观察面某一个特定维度方向，扩大此维度的观察范围，同时压缩另一维度的光强分布，增加这个维度的光能量密度，使要观察的目标与背景对比更加清晰,同时减少光能量的浪费，该便携式压缩光束照明工具，在水平横向发散半角为6°，在竖向发散半角小于1.5°，这样当目标距离为5-10米时，其横向照射范围为1-2米；而其纵向照射范围为3米左右，相较于传统的照明装置，则该新型照明工具完全可以满足夜间垂钓的实际需求，而又大大减少了光能量的浪费节约了制造及使用成本；为了实现对光束的有效压缩整形，本实例光源一采用发光面积约1mm²而发散角小于80°的 LED，二次透镜采用一体成型透镜，该二次透镜结合了全内腔反射和局部微透镜阵列,利用全内腔反射使接近点光源的LED发射的光经过投射及局部全反射后准直，然后光束经过微透镜阵列压缩后使其竖向的发散角小于3°而横向发散角小于12°，使其光斑在输出后变成1:4的长条矩形光斑，这样尽可能使其在横向方向覆盖更大范围，而纵向压缩到很窄的范围，保证一定的光强密度，该光斑边缘锐利而清晰，在确保目标的清晰度同时减少杂光对环境的污染。

附图说明

图1为本实用新型结构仰视剖面图；

图2为本实用新型立体示意图一；

图3为本实用新型立体示意图二；

图4为本实用新型结构仰视图；

图5为本实用新型结构俯视图；

图6为本实用新型结构侧视图；

图7为本实用新型蓝牙电路原理框图；

图8为本实用新型二次光学透镜压缩整形后光斑的光强度二维分布图。

图中：1、壳体；2、透气孔一；3、透气孔二；4、防水塞一；5、防水塞二；6、螺纹孔；7、充电口；8、放电口；9、开关；10、二次透镜；11、窗口镜一；12、镜头盖一；13、光源一；14、透气膜；15、密封圈一；16、内套；17、电池；18、光源二；19、聚光杯；20、窗口镜二；21、镜头盖二； 22、密封圈二；23、电路板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：如图1～图6所示的一种便携式压缩光束照明工具，包括壳体1、电池17、长矩形光斑照明结构、圆形光斑照明结构、电路板23、开关9、散热结构和密封结构，上述结构全部容纳在壳体1内部。

进一步的，长矩形光斑照明结构包括光源一13与内套16压紧连接，内套16与二次透镜10压紧连接，二次透镜10与窗口镜一11涂胶压紧连接，窗口镜一11与密封圈一15压紧连接，密封圈一15与镜头盖一12压紧连接，镜头盖一12通过密封圈一15与壳体1螺纹连接，镜头盖一12的内壁设置有外螺纹，壳体1的表面设置有内螺纹，旋紧镜头盖一12可以对聚光杯(19)、窗口镜二(20)和密封圈二(22)压紧。

进一步的，长矩形光斑照明原理与效果，二次透镜为二次光学透镜，需要说明的是，二次光学透镜为一体成型的全内反射透镜与微透镜阵列有机组合，其中透镜先将光束扩束准直后再利用柱面镜或非球面透镜调节光束发散角，该照明装置的光源一13发出的光束经过二次光学透镜或透镜组对某个维度压缩整形后，投射到目标观察面上的光斑形状为一定长宽比的矩形光斑或者其他特殊形状的光斑，使光束发散到观察面某一个特定维度方向，扩大此维度的观察范围，同时压缩另一维度的光强分布，增加这个维度的光能量密度，使要观察的目标与背景对比更加清晰,同时减少光能量的节约了制造及使用成本。

进一步的，圆形光斑照明结构包括光源二18与聚光杯19螺纹连接，聚光杯19与窗口镜二20接触压紧连接，窗口镜二20与镜头盖二21通过涂胶压紧连接，镜头盖二21通过密封圈二22与壳体1螺纹连接，镜头盖二21的内壁设置有外螺纹，旋紧镜头盖二21可以对聚光杯19、窗口镜二20和密封圈二22压紧。

进一步的，电池17是储能电池，有四节电池并联组成。

进一步的，电路板23包含充放电控制电路、蓝牙电路、光源恒压恒流电路、开关逻辑电路组成，其安装于聚光杯19与电池17之间，采用聚光杯19 压紧，蓝牙电路与手机连接，可以在手机上查看剩余电量，电压电流参数，可在手机上调整输输出负载电流，从而改变光源输出光功率；开关逻辑电路主要是控制光源的控制，例如，开关9按一次，圆形光斑照明光源开启，间隔两秒后再按一次圆形光斑照明光源关闭，连续按两次，长矩形光斑照明光源开启，间隔两秒后再连续按两次，长矩形光斑照明光源关闭，在此开关逻辑电路功能不一一列举，由于电池17采用4节并联，为光源恒压恒流电路提供足够的、可靠的电压和相同的电流来工作，为光源提供稳定的工作电压与电流，从而达到光源一13和光源二18正常照明。

进一步的，开关9是自复位一对常开触点，与电路板23包含的开关逻辑电路完成光源控制。

进一步的，散热结构是由壳体1上的透气孔一2与透气膜14组成散热结构，透气孔一2围绕壳体1表面的上方，其中透气孔一2和透气孔二3的孔径和形状相同，透气孔一2和透气孔二3对称分布在壳体1的周围，在透气孔一2和透气孔二3与内套16之间安装透气膜14，光源一13发出的热量通过二次透镜10传导给内套16，内套16产生的热量通过透气膜14、透气孔一 2传出壳体1外界空气，在这里热量是通过围绕壳体1四周均布透气孔一2和透气孔二3热对流传出壳体1之外的；特别强调，透气膜14主要作用是透气，且外界的水分子和水进入不了壳体1内，保证壳体1内外气压平衡，保护和延长密封圈一15的使用寿命，若没有该透气孔一2，密封圈一15会在使用前后频繁的热胀冷缩，影响使用寿命和密封效果。

进一步的，本实用新型装置中采用主要部件材质，光源一13和光源二18 采用LED，其中长矩形光斑照明LED发散角小于80°的LED，也可以采用LD 激光器、疝气灯等大功率发光器件；二次透镜10其材质可以是玻璃、高透的 PMMA及PC等有机材质；壳体1与镜头盖一12、镜头盖二21、聚光杯19(电镀镜面反射)采用铝合金材质；窗口镜一11、窗口镜二20采用玻璃材质；电池17采用储能大容量锂电池；开关9采用自复位防水开关。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种便携式压缩光束照明工具，包括壳体(1)、电池(17)、长矩形光斑照明结构、圆形光斑照明结构、电路板(23)、开关(9)、散热结构和密封结构，上述结构全部容纳在壳体(1)内部，其特征在于，长矩形光斑照明结构由光源一(13)、窗口镜一(11)、二次透镜(10)组成，圆形光斑照明结构由光源二(18)、窗口镜二(20)、聚光杯(19)组成，所述光源一(13)安装有散热基板，所述光源一(13)、内套(16)、窗口镜一(11)和二次透镜(10)组成光束压缩整形结构，所述壳体(1)内腔的左侧设置有电路板(23)。

2.根据权利要求1所述的一种便携式压缩光束照明工具，其特征在于：所述光源一(13)与内套(16)压紧连接，内套(16)与二次透镜(10)压紧连接，二次透镜(10)与窗口镜一(11)压紧连接，窗口镜一(11)的表面通过压紧连接有密封圈一(15)，密封圈一(15)的表面通过压紧连接有镜头盖一(12)，镜头盖一(12)与壳体(1)螺纹连接，旋紧镜头盖一(12)可以对二次透镜(10)、内套(16)、窗口镜一(11)和密封圈一(15)压紧。

3.根据权利要求1所述的一种便携式压缩光束照明工具，其特征在于：所述电路板(23)包含充放电控制电路、蓝牙电路、光源恒压恒流源电路和开关逻辑电路组成。

4.根据权利要求3所述的一种便携式压缩光束照明工具，其特征在于：充放电控制电路包含有放电电路，放电电路对外提供直流电源。

5.根据权利要求3所述的一种便携式压缩光束照明工具，其特征在于：蓝牙电路与手机连接，可以在手机上查看剩余电量，电压电流参数，可在手机上调整输出负载电流，从而改变光源输出光功率。

6.根据权利要求1所述的一种便携式压缩光束照明工具，其特征在于：所述壳体(1)表面的顶部和底部分别开设有多个第一透气孔(2)和第二透气孔(3)，所述壳体(1)的内壁贴合有透气膜(14)，所述第一透气孔(2)、第二透气孔(3)与透气膜(14)组成散热结构，该散热结构可以保证壳体(1)内部与壳体(1)外部气压平衡，以保护密封件使用寿命和效果。

7.根据权利要求6所述的一种便携式压缩光束照明工具，其特征在于：所述光源一(13)产生的热量依次通过透气膜(14)、第一透气孔(2)和第二透气孔(3)传递壳体(1)外侧，其中第一透气孔(2)和第二透气孔(3)是通过热对流传出内部热量。

8.根据权利要求1所述的一种便携式压缩光束照明工具，其特征在于：所述壳体(1)顶部的左右两侧分别设置有充电口(7)和放电口(8)，所述充电口(7)和放电口(8)之间开设有两个螺纹孔(6)，所述充电口(7)和放电口(8)的顶部分别设置有第一防水塞(5)和第二防水塞(4)，所述壳体(1)底部的右侧设置有控制开关(9)。

9.根据权利要求1所述的一种便携式压缩光束照明工具，其特征在于：所述窗口镜二(20)的表面通过压紧连接有密封圈二(22)，密封圈二(22)的表面通过压紧连接有镜头盖二(21)，镜头盖二(21)与壳体(1)螺纹连接，旋紧镜头盖二(21)可以对聚光杯(19)、窗口镜二(20)和密封圈二(22)压紧。

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