技术领域

本发明涉及灯塔灯具装置技术领域，尤其涉及一种聚光震荡式LED灯塔。

背景技术

灯塔通过设置在顶部的灯具向海上投射光束进行指引，是一种为海上行船指引行驶方向规避近海障碍的装置。为了使灯塔光束照射更远，主要方法就是增加旋转灯塔的灯塔光束的强度，但为了保证一定的可视光斑半径，不能通过无限制减小灯塔光束发散角的方法来聚集光束提高光强。

发明内容

本发明提出的一种聚光震荡式LED灯塔，目的是为了解决传统技术中为了保证一定的可视光斑半径，不能通过无限制减小灯塔光束发散角的方法来聚集光束提高光强的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种聚光震荡式LED灯塔，包括基台，所述基台上安装有旋转机构，所述旋转机构连接有旋转灯座，所述旋转灯座上表面固定连接有安装架，所述旋转灯座中部固定连接有LED灯，所述安装架两侧分别固定连接有球面反射镜和菲涅尔透镜，所述LED灯位于球面反射镜的中心以及菲涅尔透镜的中心焦点上，所述安装架上远离球面反射镜一侧与菲涅尔透镜转动连接有透镜支架，所述透镜支架内固定连接有聚光透镜，所述安装架上固定连接有压电晶体，所述压电晶体远离安装架一端固定连接在透镜支架边缘，所述LED灯和压电晶体均电性连接有驱动电路，所述驱动电路电性连接有电源，所述电源安装在基台内。

优选地，所述聚光透镜轴心位于菲涅尔透镜轴线上，且初始状态二者同轴。

优选地，所述压电晶体在驱动电路驱动下一个周期内其伸长量呈正弦变化。

优选地，所述LED灯在驱动电路驱动下一个周期内发两次光，且周期内发光间隙大于相邻周期发光间隙，且两次发光时间位于压电晶体正向和反向最大伸长量附近。

优选地，所述驱动电路驱动周期小于1/24秒。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

1、本发明通过设置聚光透镜进一步减小灯塔光束的发散角，从而提高灯塔光束的光强，增加灯塔光束的照射距离，并且在聚光透镜的透镜支架和安装架之间设置了压电晶体，在驱动电路的周期性驱动下，使聚光透镜发生周期性偏转，由于驱动周期小于人眼的视觉暂留时间，使观察灯塔光束的人无法分辨灯塔光束发生了偏转，只能看到一个扁平状的光斑，从而间接增大被聚集的灯塔光束的光斑面积，实现在保证一定光斑大小的前提下，增加灯塔光束的照射距离。

2、本发明LED灯在驱动电路的驱动下，一个周期内发两次光，且两次发光时间位于压电晶体正向和反向最大伸长量附近，两束灯塔光束部分重合共同组成一道光斑扁平状的光束，相比于持续发光，可以调整发光能量进一步提高发光时间内的发光强度。

3、本发明调整LED灯在驱动电路驱动周期内的发光间隙大于相邻驱动周期的发光间隙，适应性的配合旋转的安装架及其安装的部件，避免由于旋转造成的驱动周期内发出的两束灯塔光束过于离散或重合。

4、本发明通过压电晶体伸缩变化来控制聚光透镜发生周期性偏转，压电晶体可以在1秒内使聚光透镜发生24次偏转，相比于振动电机进行驱动，产生的噪声更小，散发的热量更少，进而对LED灯的寿命影响更小；

同时，额外增加一个聚光透镜，相比于提高菲涅尔透镜的聚焦能力并直接为菲涅尔透镜设置压电晶体，菲涅尔透镜在发生偏转时由于自身的结构特性会导致出射光束的光斑发生畸变，而聚光透镜由于表面光滑且连续，在偏转时不会发生光斑畸变，聚光及光斑显示效果更好。

附图说明

图1为本发明提出的一种聚光震荡式LED灯塔的结构示意图；

图2为本发明提出的一种聚光震荡式LED灯塔的聚光透镜在安装架上的配合示意图；

图3为本发明提出的一种聚光震荡式LED灯塔的灯塔光束发散角变化示意图；

图4为本发明提出的一种聚光震荡式LED灯塔的灯塔光束可视光斑变化示意图。

图中：1基台、2旋转机构、3旋转灯座、4安装架、5LED灯、6球面反射镜、7菲涅尔透镜、8透镜支架、9聚光透镜、10压电晶体、11驱动电路、12电源。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-4，一种聚光震荡式LED灯塔，包括基台1，基台1上安装有旋转机构2，旋转机构2连接有旋转灯座3，使旋转灯座3及其上部件不断旋转，使灯塔光束巡视海面。

旋转灯座3上表面固定连接有安装架4，旋转灯座3中部固定连接有LED灯5，安装架4两侧分别固定连接有球面反射镜6和菲涅尔透镜7，LED灯5位于球面反射镜6的中心以及菲涅尔透镜7的中心焦点上，将LED灯发出的光聚集形成具有一定发散角的强光束从菲涅尔透镜7轴线方向投射出去，形成灯塔光束，为海上行船指引方向。

安装架4上远离球面反射镜6一侧与菲涅尔透镜7转动连接有透镜支架8，透镜支架8内固定连接有聚光透镜9，聚光透镜9轴心位于菲涅尔透镜7轴线上，且初始状态二者同轴，用以减小灯塔光束的发散角，以提高其光强，增加灯塔光束照射距离。

安装架4上固定连接有压电晶体10，压电晶体在外加电场时会发生逆压电效应，即在这类晶体上施加电场，晶体将在一定方向上产生机械变形如伸长或缩短；当外加电场撤去后，该变形也随之恢复。

压电晶体10远离安装架4一端固定连接在透镜支架8边缘，压电晶体10电性连接有驱动电路11，压电晶体10在驱动电路11的驱动下一个周期内其伸长量呈正弦变化，即压电晶体10工作时使聚光透镜9发生周期性偏转，从而对灯塔光束产生周期性偏转，且周期性偏转的灯塔光束最远处的光斑最大偏移在一到两个光斑半径之间。

LED灯5电性连接有驱动电路11，LED灯5在驱动电路11驱动下一个周期内发两次光，且周期内发光间隙大于相邻周期发光间隙，且两次发光时间位于压电晶体10正向和反向最大伸长量附近，适应性的配合旋转的安装架4及其安装的部件，避免由于旋转造成的驱动周期内发出的两束灯塔光束过于离散或重合，即通过增加原有的周期内的发光间隙，以避免第二束灯塔光束发射时由于周期内发光间隙时间内旋转造成的偏差。

驱动电路11的驱动周期小于1/24秒，小于人眼视觉暂留时间，使人眼在观察灯塔光束时无法分辨周期性的偏转和间歇发光的灯塔光束；驱动电路11电性连接有电源12，电源12安装在基台1内，进行供电。

现对本发明的原理做如下描述：

参照图3，在原有的聚光系统即球面反射镜6和菲涅尔透镜7基础上，再设置一个聚光透镜9，用以减小灯塔光束的发散角，提高灯塔光束的光强，增加灯塔光束的照射距离；

相比于提高菲涅尔透镜7的聚焦能力并直接为菲涅尔透镜7设置压电晶体10，菲涅尔透镜7在发生偏转时由于自身的结构特性会导致出射光束的光斑发生畸变，而聚光透镜9由于表面光滑且连续，在偏转时不会发生光斑畸变，聚光及光斑显示效果更好；

并且在聚光透镜9固定连接的透镜支架8和安装架4之间设置了压电晶体10，由于压电晶体10随外加电场会发生机械变形如伸长或缩短，在驱动电路11的周期性驱动下，压电晶体10的伸长量呈正弦变化，进而使转动连接在安装架4上的聚光透镜9发生周期性偏转，且周期性偏转的灯塔光束最远处的光斑最大偏移在一到两个光斑半径之间；

压电晶体10可以在1秒内使聚光透镜9发生24次偏转，相比于采用振动电机进行驱动的方式，产生的噪声更小，散发的热量更少，进而对LED灯5的寿命影响更小；

参照图4，由于驱动电路11的驱动周期小于人眼的视觉暂留时间，使观察灯塔光束的人无法分辨灯塔光束发生了偏转，只能看到一个连续扁平状的光斑，从而间接增大被聚集后的灯塔光束的光斑面积，实现在保证一定光斑大小的前提下，减小灯塔光束的发散角，提高灯塔光束的光强，增加灯塔光束的照射距离；

同时LED灯5在驱动电路11的驱动下，一个周期内发两次光，且两次发光时间位于压电晶体10正向和反向最大伸长量附近，相比于持续发光，可以调整发光能量进一步提高发光时间内的发光强度；

设置LED灯5在驱动电路11驱动周期内的发光间隙大于相邻驱动周期的发光间隙，适应性的配合旋转的安装架4及其安装的部件，通过增加原有的周期内的发光间隙，以避免第二束灯塔光束发射时由于周期内发光间隙时间内安装架4及其安装的部件旋转造成的偏差，保证扁平状的光斑不会过于重合或离散。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。