CN217382667U - 一种光学结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及户外LED照明技术领域，公开了一种光学结构，LED集成光源固定在散热器的基板上，组合透镜固定在所述散热器的基板上且设置在所述LED集成光源的光线发射方向上的前方，菲涅尔透镜作为聚光透镜设置在铝质灯筒主体的外端口处，并且所述菲涅尔透镜的焦距与所述菲涅尔透镜距所述组合透镜的光学表面所在平面的距离相同，钢化玻璃位于菲涅尔透镜的外侧且其外边缘嵌套有防水垫圈，固定铝圈套设在铝质灯筒主体的外端口边缘锁紧固定，铝质灯筒主体的筒壁上设有透气阀。本实用新型所提供的光学结构，具有结构相对简单、成本较低且使用维护方便的特点，并且采用这种光学结构制造的LED探照灯，能满足户外普通照明领域绝大部分场景的需求。

Description

一种光学结构

技术领域

本实用新型涉及户外LED照明技术领域，具体来说，是涉及一种光学结构。

背景技术

在广泛的户外照明领域，比如监狱、水文、岗楼、码头、仓库、船舶、矿山、边防等领域使用的探照灯，目前主流产品依然是以高压氙灯，金卤灯等传统光源为主的灯具。但是这类主流产品具有能耗高，亮度低，寿命短，聚光效果差等缺点，迫切需要将LED作为光源的探照灯来替代。

在目前已公开的技术中，大功率高亮度的LED探照灯的光学结构，包括：LED集成光源、透镜、散热器和灯筒，LED集成光源固定在散热器的基板上；如图1所示，在灯筒顶部(也称为灯筒前部)固定一个光学玻璃透镜26，在灯筒内部设置有导轨25以及步进电机23，导轨25是从散热器21的基板延伸至灯筒顶部，导轨25上还设有另一光学透镜24，光学透镜24可以在步进电机23的驱动下沿导轨25进行上下(前后)直线位移，通过改变光学透镜24至发光表面的距离L’，从而获得不同发光角度的光束，也就是不同直径大小(粗细)的光束。这种光学结构是通过步进电器驱动光学透镜做直线运动从而获得不同粗细的光束(不同发光角度的光束)，因此这种光学结构，需要步进电机、导轨以及控制板等器件，其结构复杂、制造成本高，并且使用和维护难度较大，因此更适合于应用于比如舞台灯光表演等由专业人员操作的特定领域，其制造成本和使用维护成本限制了现有的大功率高亮度LED探照灯在普通户外照明领域的推广使用。

而在户外普通照明领域，根据实践经验，探照灯并不需要做比较精确的光束大小变化，通常只需要光束角度约3度、10度、20度(也就是大、中、小三种不同粗细的光束)就可以满足绝大部分的应用场景。比如需要照射距离远就选择约光束角度是3度的探照灯，如果需要照射面积大，就选择光束角度是20度的探照灯，如果需要既有一定的照射面积，又有一定的照射距离，就可以选择比较折中的光束角度约为10度的探照灯。实践当中，光束角度是3.1度，3.2度或者10.1度，10.2度对户外普通照明来说，并没有实际价值。

因此需要针对现有的光学结构进行改进，提供一种结构简单、成本较低并且使用维护方式简单，以适用于非专业的户外普通照明领域的应用。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种光学结构，具有结构相对简单、成本较低且使用维护方便的特点，并且采用这种光学结构制造的LED探照灯，能满足户外普通照明领域绝大部分场景的需求。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种光学结构，包括：LED集成光源、透镜、散热器和灯筒，所述LED集成光源固定在所述散热器的基板上。

所述透镜包括：组合透镜和聚光透镜。组合透镜是指两种或者两种以上的光学透镜通过特定的机械结构固定在一起形成的一个整体使用的光学器件，可以按照设计需要在市场上直接购买获得。所述组合透镜固定在所述散热器的基板上且设置在所述LED集成光源的光线发射方向上的前方。所述聚光透镜为菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜设置在所述灯筒的外端处，并且所述菲涅尔透镜的焦距与所述菲涅尔透镜距所述组合透镜的光学表面所在平面的距离相同。组合透镜的发光表面是指组合透镜暴露在最表面部分，这个最表面部分也即就是所述LED集成光源的光线通过所述组合透镜折射后发射出光线的一个表面。

所述灯筒包括：铝质灯筒主体，所述菲涅尔透镜安装在所述铝质灯筒主体的外端口处，在所述菲涅尔透镜的外侧设有一钢化玻璃，所述钢化玻璃的外边缘嵌套有防水垫圈，在所述铝质灯筒主体的外端口边缘套设有一固定铝圈将所述菲涅尔透镜和钢化玻璃锁紧固定在所述铝质灯筒主体的外端口内，所述铝质灯筒主体的筒壁上设有透气阀。

本实用新型所提出的光学结构，由于采用了上述技术方案，使得其与现有技术相比，具有结构简单、成本较低且使用维护方便的特点。采用本实用新型所提供的光学结构制造的LED探照灯，可以通过对灯筒主体的长度进行规格设置，并搭配相应的焦距的菲涅尔透镜，即可以满足户外普通照明领域绝大部分场景的需求，结构简单；相比于现有技术中需要使用至少两个大直径光学玻璃透镜，本实用新型仅需要采用一个菲涅尔透镜，因此采用本实用新型所提出的光学结构，仅透镜成本就有很大的降低，此外由于减少了步进电机、导轨以及控制板等器件，成本进一步降低；根据应用场景需要，需要改变光学结构配置时，只需要更换不同长度规格的铝质灯筒主体(也即是改变菲涅尔透镜距组合透镜的发光表面的距离)和与其匹配的相同焦距的菲涅尔透镜即可，相比于现有技术需要专业人员通过控制终端来控制探照灯光束大小的变化来实现应用，采用本实用新型所提出的光学结构的探照灯操作简单、使用容易。

其中，所述组合透镜的发光表面的直径优选为10-70毫米，在这个规格范围内可以获得最佳的光束效果，所述菲涅尔透镜的直径为100-400mm。

进一步地，在所述铝质灯筒主体的靠近外端口处的筒壁上设有筒壁台阶，所述菲涅尔透镜卡设在所述筒壁台阶上，嵌套有所述防水垫圈的所述钢化玻璃叠设在所述菲涅尔透镜的外侧。

优选地，所述铝质灯筒主体的外端口的外边缘设有翻边，所述固定铝圈套设在所述翻边上，这样可以更好地实现固定铝圈的固定效果，进一步加强光学结构的防水密封性。

优选地，所述铝质灯筒主体通过螺丝固定在所述散热器的基板上，所述铝质灯筒主体与所述散热器的基板的接触面上涂覆有导热硅脂。这样可以有效将所述散热器的热量传导至铝质灯筒主体的铝筒壁，通过铝筒壁散发出一部分热量，加强灯具整体散热效果。

优选地，所述铝质灯筒主体与所述散热器的基板的连接缝隙内填充有防水密封硅胶，从而进一步加强灯具整体的防水性能。

附图说明

通过以下本实用新型的实施例并结合附图的描述，示出本实用新型的其它优点和特征，该实施例以实例的形式给出，但并不限于此，其中：

图1为现有技术中的LED探照灯的光学结构的结构示意图。

图2为本实用新型所提出的一种光学结构的结构示意图。

图3为图2所示光学结构的分解结构示意图。

图4为图2中所示光学结构的筒壁台阶处A的局部结构放大示意图。

图5为图2中所示光学结构的散热器的基板上设置有组合透镜处B的局部结构放大示意图。

图6为本实用新型所提出的一种光学结构的一个较优实施例的结构示意图。

图7为本实用新型所提出的一种光学结构的另一个较优实施例的结构示意图。

具体实施方式

如图2-5所示的光学结构，包括：散热器11、LED集成光源12、组合透镜13、铝质灯筒14和菲涅尔透镜15。LED集成光源12固定在散热器11的基板110上。组合透镜13固定在散热器11的基板110上且设置在LED集成光源12的光线发射方向上的前方。组合透镜13是指两种或者两种以上的光学透镜通过特定的机械结构固定在一起形成的一个整体使用的光学器件，可以按照设计需要在市场上直接购买获得。作为本实用新型所提出的光学结构的较优实施例，所使用的组合透镜的发光表面的直径优选为10-70毫米。

结合图4和图5所示，铝质灯筒14包括铝质灯筒主体141，通过螺丝固定在散热器11的基板110上，铝质灯筒主体141与基板110的接触面上涂覆有导热硅脂，同时在铝质灯筒主体141与基板110的连接缝隙内均填充有防水密封硅胶。在铝质灯筒主体141上还设有透气阀142。铝质灯筒主体141的外端口的外边缘设有翻边1411，翻边1411上还设有固定孔1412，在靠近外端口处的筒壁的直径略大从而在外端口处形成一个宽度约3-5mm的筒壁台阶1413，菲涅尔透镜卡设在筒壁台阶1413上，钢化玻璃143的外边缘嵌套防水垫圈144整体设置在菲涅尔透镜15的外侧，最后固定铝圈145套设在翻边1411上并通过螺丝固定，将菲涅尔透镜15和钢化玻璃143密封锁紧固定在铝质灯筒主体141的外端口内。其中，筒壁台阶1413距组合透镜13的光学表面M的距离(即：菲涅尔透镜距组合透镜的光学表面的距离)为L0，菲涅尔透镜15可以按照设计需求在市场上直接购买获得，选择使用焦距也为L0的菲涅尔透镜。组合透镜13的发光表面M是指组合透镜暴露在最表面部分，这个最表面部分也即就是LED集成光源的光线通过组合透镜折射后发射出光线的一个表面。菲涅尔透镜15水平放置在筒壁台阶1413处，则光线通过菲涅尔透镜15的聚光作用后，发射出具有一定光束角度的光束。加工出不同长度L的灯筒，也就是加工出筒壁台阶1413与发光表面M距离L0不同的灯筒，然后在筒壁台阶位置分别固定不同焦距(对应不同L0大小)的菲涅尔透镜，则可以获得不同直径大小(不同光束角度大小)的光束。

如图6所示的一个较优实施例中，铝质灯筒主体141的长度L1是213mm，则其筒壁台阶1413距组合透镜13的光学表面M的距离L0为185mm，选用焦距为185mm的菲涅尔透镜15。

如图7所示的另一个较优实施例，其结构与图6中的结构基本相同，不同之处在于本实施例中采用的灯筒主体141的长度L2是143mm，则其筒壁台阶1413距组合透镜13的光学表面M的距离L0为115mm，选用焦距为115mm的菲涅尔透镜15与其配套使用。

上述两个实施例在实际应用时是可以成套地替换灯筒主体和与其配套的菲涅尔透镜，其它配件及组装方法完全不变，即可实现相互转换的。

虽然本实用新型已依据较佳实施例在上文中加以说明，但这并不表示本实用新型的范围只局限于上述的结构，只要本技术领域的技术人员在阅读上述的说明后可很容易地发展出的等效替代结构，在不脱离本实用新型之精神与范围下所作之均等变化与修饰，皆应涵盖于本实用新型专利范围之内。

Claims (7)

1.一种光学结构，包括：LED集成光源、透镜、散热器和灯筒；其特征在于：

所述LED集成光源固定在所述散热器的基板上；

所述透镜包括：组合透镜和聚光透镜，所述组合透镜固定在所述散热器的基板上且设置在所述LED集成光源的光线发射方向上的前方，所述聚光透镜为菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜设置在所述灯筒的外端处，并且所述菲涅尔透镜的焦距与所述菲涅尔透镜距所述组合透镜的光学表面所在平面的距离相同；

所述灯筒包括：铝质灯筒主体，所述菲涅尔透镜安装在所述铝质灯筒主体的外端口处，在所述菲涅尔透镜的外侧设有一钢化玻璃，所述钢化玻璃的外边缘嵌套有防水垫圈，在所述铝质灯筒主体的外端口边缘套设有一固定铝圈将所述菲涅尔透镜和钢化玻璃锁紧固定在所述铝质灯筒主体的外端口内，所述铝质灯筒主体的筒壁上设有透气阀。

2.如权利要求1所述的光学结构，其特征在于：所述组合透镜的发光表面的直径为10-70毫米。

3.如权利要求1所述的光学结构，其特征在于：所述菲涅尔透镜的直径为100-400mm。

4.如权利要求1所述的光学结构，其特征在于：在所述铝质灯筒主体的靠近外端口处的筒壁上设有筒壁台阶，所述菲涅尔透镜卡设在所述筒壁台阶上，嵌套有所述防水垫圈的所述钢化玻璃叠设在所述菲涅尔透镜的外侧。

5.如权利要求1或4所述的光学结构，其特征在于：所述铝质灯筒主体的外端口的外边缘设有翻边，所述固定铝圈套设在所述翻边上。

6.如权利要求1所述的光学结构，其特征在于：所述铝质灯筒主体通过螺丝固定在所述散热器的基板上，所述铝质灯筒主体与所述散热器的基板的接触面上涂覆有导热硅脂。

7.如权利要求1或6所述的光学结构，其特征在于：所述铝质灯筒主体与所述散热器的基板的连接缝隙内填充有防水密封硅胶。

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