專利名稱：Led深海照明燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于深海潛水、搜索作業(yè)或大型水下打撈的照明工程，具體為一種LED深海照明燈。它利用LED(Light Emitting Diode)芯片陣列作為光源的適用于深海水中照明的防水耐壓燈具，可應(yīng)用于海洋環(huán)境調(diào)查、海底礦藏開發(fā)、水下工程施工、海底生態(tài)環(huán)境和傾廢區(qū)監(jiān)視和國防軍事等多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)海洋的探測(cè)深度越來越大，而深海作業(yè)往往由于太陽光線不足而受影響，甚至由于能見度太低而不能進(jìn)行。然而一般的水下照明白熾燈只能承受10米左右的水壓，而且由于白熾燈的結(jié)構(gòu)不利于散熱和防水，壽命短，安全性能也存在問題。隨著以氮化物為基礎(chǔ)的高亮度LED的開發(fā)和應(yīng)用，而且由于新一代半導(dǎo)體照明光源—氮化物大功率白光LED具有體積小、耗電少、壽命長、環(huán)保、高效等優(yōu)點(diǎn)，它已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。該發(fā)明的實(shí)現(xiàn)不但可以替代以往淺水區(qū)的照明白熾燈，而且可以應(yīng)用到更深的水域中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種LED深海照明燈，該照明燈可以承受6000米的靜水壓力，并且具有成本低、工作壽命長和白光的均勻度和亮度好等特點(diǎn)。
本發(fā)明提供的LED深海照明燈，其特征在于它包括壓緊帽、光源、光學(xué)聚光組件、殼體、散熱塊、單芯插座、單芯插頭和電纜接頭；光學(xué)聚光組件由壓緊帽固定在殼體上，光學(xué)聚光組件與殼體之間設(shè)有第一“o”形密封圈；光學(xué)聚光組件由凸透鏡和反光杯構(gòu)成，凸透鏡位于反光杯的杯口處；反光杯的底部固定在散熱塊上，散熱塊位于殼體的內(nèi)腔上部；殼體的制備材料為高強(qiáng)度鋼，凸透鏡的制備材料為高強(qiáng)度的光學(xué)玻璃；光源安裝在散熱塊上，光源為單個(gè)LED芯片或LED芯片陣列，LED芯片位于反光杯的焦平面上；單芯插座固定在散熱塊的底部，導(dǎo)線通過散熱塊的通孔將光源與單芯插座相連；密封頭嵌入殼體的內(nèi)腔下部，二者之間設(shè)有“o”形密封圈；單芯插頭上面的插針與單芯插座相匹配，單芯插頭的下面插針與電纜接頭的插座孔相匹配；使用時(shí)，電纜接頭嵌入密封頭底部的腔體中，電纜接頭的插座孔與單芯插頭的下部插針相匹配，其結(jié)合部位均設(shè)有“o”形密封圈。
作為本發(fā)明的改進(jìn)方案，所述LED芯片依次通過導(dǎo)熱膠、絕緣基板和焊錫固定在散熱塊上。所述凸透鏡由二塊平面相對(duì)的單面凸透鏡構(gòu)成，二者中間夾有熒光粉玻璃；凸透鏡也可以為雙面凸透鏡，LED芯片的表面涂覆有摻熒光粉的膠層。
本發(fā)明可以承受深海的靜水壓力；采用靈活的“o”形密封圈有利于整個(gè)燈具的拆裝和零件的更換，有利于降低成本；具體而言，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果(1)本發(fā)明的殼體采用高強(qiáng)度材料，凸透鏡采用高強(qiáng)度的光學(xué)玻璃，可以提供足夠的耐壓強(qiáng)度，使LED照明燈可以使用于6000米深的水下，為深海作業(yè)提供足夠照明。
(2)本發(fā)明的“o”形密封圈結(jié)構(gòu)使得電路簡單，采用單芯接插件達(dá)到電路連接的目的，使電路連接簡單，而且節(jié)約成本。
(3)本發(fā)明的“o”形密封圈結(jié)構(gòu)使得機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、靈活，使接插件可以采用螺紋連接，使整個(gè)LED燈具的拆裝非常方便。
(4)本發(fā)明的LED芯片采用CoB(Chip-on-Board)封裝形式，可以使芯片的熱量通過散熱塊快速散發(fā)到周圍環(huán)境中，使LED芯片工作在低溫狀態(tài)，大大提高LED芯片的工作壽命。
(5)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使LED芯片的數(shù)量可以根據(jù)照明的要求而增減，通過更改LED芯片個(gè)數(shù)而不用更改結(jié)構(gòu)就可以提供不同的光照強(qiáng)度，使之適用于不同的使用場合。
(6)采用“凸透鏡+反光杯”的聚光系統(tǒng)，大大提高LED燈具出射光的聚集程度，提高照明效果和光程。
采用本發(fā)明的優(yōu)化方案，具有以下技術(shù)效果(1)采用“藍(lán)光芯片+熒光粉玻璃＝白光”的方式，不用在芯片上涂敷熒光粉，可以大大提高白光的均勻性，改善色彩差別等性能，而且可以節(jié)約成本。


圖1為LED深海照明燈的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為LED深海照明燈的“三明治”式的光學(xué)聚光組件示意圖；圖3為LED深海照明燈的雙面凸透鏡的光學(xué)聚光組件示意圖；圖4為LED芯片的散熱通道示意圖；圖5為LED深海照明燈的LED芯片工作溫度分布云圖；圖6為LED深海照明燈位于6000米水下時(shí)的結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布云圖；具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
如圖1所示，LED深海照明燈主要包括壓緊帽1、光源4、光學(xué)聚光組件2、殼體5、散熱塊6、單芯插座8、單芯插頭10和電纜接頭13。
光學(xué)聚光組件2由壓緊帽1固定在殼體5上，光學(xué)聚光組件2與殼體5之間設(shè)有第一“o”形密封圈3，以達(dá)到密封目的。光學(xué)聚光組件2將光源4的發(fā)射光匯聚成平行光，提高其有效光程。
光學(xué)聚光組件2由凸透鏡和反光杯構(gòu)成，凸透鏡位于反光杯的杯口處；反光杯17的底部固定在散熱塊6上，散熱塊6位于殼體5的內(nèi)腔上部。
光源4安裝在散熱塊6上，并位于反光杯17的焦平面上。光源4可以是一個(gè)LED芯片，也可以是由若干個(gè)LED芯片構(gòu)成的陣列。為提高耐壓強(qiáng)度，殼體采用高強(qiáng)度鋼制備。
單芯插座8固定在散熱塊6的底部，導(dǎo)線7通過散熱塊6的通孔將光源4與單芯插座8相連。密封頭9通過螺紋嵌入殼體5的內(nèi)腔下部，同時(shí)通過第二“o”形密封圈11達(dá)到密封的目的。單芯插頭10固定在密封頭9內(nèi)部腔體上部，單芯插頭10的上面插針與單芯插座8相匹配，單芯插頭10的下面插針與電纜接頭13的插座孔相匹配。
使用時(shí)，電纜接頭13通過第三“o”形密封圈12嵌入密封頭9底部的腔體中；電纜接頭13的插座孔與單芯插頭10的下部插針相匹配，同時(shí)通過第三“o”形密封圈12達(dá)到密封的目的。
為了降低LED芯片的工作溫度，LED芯片最好采用如圖2所示的方式安裝在散熱塊6上，即LED芯片依次通過導(dǎo)熱膠20、絕緣基板21和焊錫22固定在散熱塊6上，這種方式使LED芯片形成有效的散熱通道光源4通過導(dǎo)熱膠20、絕緣基板21和焊錫22緊密連接到散熱塊6上，而散熱塊6與外殼5緊密結(jié)合，使散熱通道23流暢，有利于光源4的散熱。
光學(xué)聚光組件2可以采用多種方式予以具體實(shí)施，本發(fā)明只是列舉了下述二種優(yōu)化的方式。
如圖3所示，光學(xué)聚光組件2的結(jié)構(gòu)為反光杯17的底部固定在散熱塊6上，反光杯17杯口處設(shè)置有二塊單面凸透鏡14、16，二塊單面凸透鏡的平面相對(duì)，并且中間夾有熒光粉玻璃15。通過反光杯17和兩塊單面凸透鏡14、16匯聚LED發(fā)出的光，提高亮度、照射距離和出光效率?！八{(lán)光光源+熒光粉玻璃＝白光”的方式，大大提高了白光的均勻性，改善色差性能，并且降低生產(chǎn)成本。
如圖4所示，光學(xué)聚光組件2也可以采用這樣的結(jié)構(gòu)反光杯17的底部固定在散熱塊6上，反光杯17杯口處設(shè)置有一塊雙面凸透鏡18。采用此種結(jié)構(gòu)時(shí)，LED芯片的表面需要涂覆摻熒光粉的膠層19。
LED芯片在散熱塊6上排成陣列，芯片陣列的數(shù)目可以根據(jù)輸出光的亮度要求來增減；LED芯片位于反光杯17的焦平面上。
為提高照明燈在深海的耐壓強(qiáng)度，光學(xué)聚光組件2的凸透鏡采用高強(qiáng)度的光學(xué)玻璃制備。
從圖5可知，LED深海照明燈在工作環(huán)境溫度為25°時(shí)60瓦的LED芯片工作的溫度最高只有53°，計(jì)算結(jié)果表明深海照明中，本發(fā)明的LED芯片的工作溫度很低，可以大大提高LED芯片的工作壽命。
從圖6可知，LED深海照明燈在深海6000米處的結(jié)構(gòu)應(yīng)力最大為148MPa，遠(yuǎn)小于材料的曲服強(qiáng)度。計(jì)算結(jié)果表明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)可以為內(nèi)部元件提供足夠的保護(hù)，適合深海照明。
權(quán)利要求
1.一種LED深海照明燈，其特征在于它包括壓緊帽(1)、光源(4)、光學(xué)聚光組件(2)、殼體(5)、散熱塊(6)、單芯插座(8)、單芯插頭(10)和電纜接頭(13)；光學(xué)聚光組件(2)由壓緊帽(1)固定在殼體(5)上，光學(xué)聚光組件(2)與殼體(5)之間設(shè)有“o”形密封圈(3)；光學(xué)聚光組件(2)由凸透鏡和反光杯構(gòu)成，凸透鏡位于反光杯的杯口處；反光杯的底部固定在散熱塊(6)上，散熱塊(6)位于殼體(5)的內(nèi)腔上部；殼體(5)的制備材料為高強(qiáng)度鋼，凸透鏡的制備材料為高強(qiáng)度的光學(xué)玻璃；光源(4)安裝在散熱塊6上，光源(4)為單個(gè)LED芯片或LED芯片陣列，LED芯片位于反光杯的焦平面上；單芯插座(8)固定在散熱塊(6)的底部，導(dǎo)線(7)通過散熱塊(6)的通孔將光源(4)與單芯插座(8)相連；密封頭(9)嵌入殼體(5)的內(nèi)腔下部，二者之間設(shè)有“o”形密封圈；單芯插頭(10)上面的插針與單芯插座(8)相匹配，單芯插頭(10)的下面插針與電纜接頭(13)的插座孔相匹配；使用時(shí)，電纜接頭(13)嵌入密封頭(9)底部的腔體中，電纜接頭(13)的插座孔與單芯插頭(10)的下部插針相匹配，其結(jié)合部位均設(shè)有“o”形密封圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED深海照明燈，其特征在于所述LED芯片依次通過導(dǎo)熱膠(20)、絕緣基板(21)和焊錫(22)固定在散熱塊(6)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的LED深海照明燈，其特征在于所述凸透鏡由二塊平面相對(duì)的單面凸透鏡(14、16)構(gòu)成，二者中間夾有熒光粉玻璃(15)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的LED深海照明燈，其特征在于所述凸透鏡為雙面凸透鏡(18)，LED芯片的表面涂覆有摻熒光粉的膠層(19)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種LED深海照明燈。其構(gòu)成部件主要包括壓緊帽、光源、光學(xué)聚光組件、殼體、散熱塊、單芯插座、單芯插頭和電纜接頭。散熱塊位于殼體的內(nèi)腔上部，光源為單個(gè)LED芯片或LED芯片陣列，光源安裝在散熱塊上，散熱塊與殼體緊密結(jié)合，使LED芯片的散熱通道流暢。光學(xué)聚光組件由凸透鏡和反光杯組成，將位于反光杯焦平面的光源的發(fā)射光匯聚成平行光，提高了出射光的光程和亮度。“藍(lán)光光源+熒光粉玻璃＝白光”的方式，提高了白光的均勻性，改善色差性能。殼體的制備材料為高強(qiáng)度鋼，光學(xué)聚光組件凸透鏡的制備材料為高強(qiáng)度光學(xué)玻璃，使本發(fā)明可以承受最大6000米的海水壓力。本發(fā)明具有耐壓能力高、成本低、工作壽命長和白光的均勻度和亮度好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F21V9/00GK1987195SQ20061012539
公開日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2006年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月8日
發(fā)明者劉勝, 譚六喜, 甘志銀 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)