專利名稱：防水led信標(biāo)燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合航空障礙報警使用的防水信標(biāo)燈。本發(fā)明尤其涉及一種具有以 大致圓筒形模式布置的一串發(fā)光二極管(LED)的防水信標(biāo)燈，并且其全部相關(guān)的電氣和 電子電路通過封裝方法氣密性密封而與濕氣和水隔離開。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)信標(biāo)燈為安裝到高層結(jié)構(gòu)物上并且用作飛行器的防撞措施的 高強(qiáng)度發(fā)光器件。要求這些LED信標(biāo)燈具有足夠的亮度，從而對于所述結(jié)構(gòu)物周圍的數(shù) 英里可見。而且，LED信標(biāo)燈被用作機(jī)場跑道邊緣上的指示燈。在現(xiàn)有技術(shù)中已知公知設(shè)計和構(gòu)造的LED信號燈的使用。更具體地，盡管已經(jīng) 為實現(xiàn)無數(shù)目標(biāo)和要求而開發(fā)出的眾多現(xiàn)有技術(shù)包含多種設(shè)計，但是已知之前通過公知 方法和裝置設(shè)計并用于信號燈目的的公知設(shè)計和構(gòu)造的LED信號燈基本上包括熟悉、期 望和顯而易見的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。以頒發(fā)給Jonh T.Petrick的并涉及一種LED陣列報警燈系統(tǒng)的第6,525,668B1號 美國專利為例，該專利公開的LED陣列報警發(fā)光系統(tǒng)包括處于大體圓錐形構(gòu)造的多個支 柱。各個支柱具有上邊緣和下邊緣以及內(nèi)邊緣和外邊緣。多個發(fā)光二極管以一個在另一 個上方的方式貼附到各個支柱的邊緣。具有徑向狹槽的頂板容納并貼附到相關(guān)支柱的上 邊緣。底板具有容納并貼附到相關(guān)支柱的下邊緣的徑向狹槽。板的尺寸被設(shè)計為使得 LED距離軸成3和25之間的角度。半透明圓頂蓋設(shè)有用于散熱的開口頂部。這些裝置的主要問題在于，在具有圓頂蓋的LED報警燈系統(tǒng)的情況下，在 發(fā)光系統(tǒng)的圓頂蓋與LED之間必然存在氣隙。必須使得在底部呈通氣孔形式的公差 (allowance)允許空氣由于溫度變化而膨脹和收縮。在熱帶地區(qū)的濕熱的熱帶氣候下， 在炎熱的白天，發(fā)光系統(tǒng)內(nèi)部的空氣膨脹并流出發(fā)光系統(tǒng)。然而，在夜間或者較冷的溫 度時，發(fā)光系統(tǒng)蓋內(nèi)的空氣收縮并產(chǎn)生部分真空，部分真空從發(fā)光系統(tǒng)的外部吸入冷空 氣。外部的冷空氣總是包含濕氣，濕氣可能凝結(jié)并聚集而在LED或驅(qū)動電子器件上形成 水，并且可能導(dǎo)致腐蝕，幾個月或幾年后可能使LED或驅(qū)動電子器件變得發(fā)霉。盡管這些裝置實現(xiàn)了它們各自特定的目標(biāo)和要求，但是前述專利并沒有說明不 具有圓頂或蓋的燈或者即使浸于水下時也能夠工作的燈。本領(lǐng)域需要的是，根據(jù)本發(fā) 明的氣密性密封的LED信標(biāo)燈大致偏離現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)概念和設(shè)計，在實現(xiàn)這點時，為 LED信標(biāo)燈的關(guān)鍵的內(nèi)部電氣和電子控制電路提供較大改進(jìn)的進(jìn)入保護(hù)。另外，固化的 密封組合物提供了具有改善的熱傳導(dǎo)、耗散和緊密性的更加堅硬和堅固的LED信標(biāo)燈。 這些益處使得可以具有更易于安裝在高塔上的更緊密且重量更輕的LED信標(biāo)燈和由于濕 氣和水與內(nèi)部工作電路完全隔離而更可靠的長工作壽命的LED信標(biāo)燈。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種能夠克服背景技術(shù)中的缺點的信標(biāo)燈。本
3發(fā)明為一種用于航空障礙報警的信標(biāo)燈，該信標(biāo)燈包括細(xì)長主體部，其形成為中空 管；多個發(fā)光二極管(LED)，其安裝在中空管的外表面上并且電連接到一起以形成大致 圓筒形的LED陣列；其特征在于，多個槽軸向地形成在中空管的外表面上，用于以大致 圓筒形且有序的方式布置LED陣列；以及中空管和LED用密封組合物封裝，其中，LED 的透鏡主體的至少一部分從封裝的表面突出，以容許光的直接發(fā)射。本發(fā)明的目的是提供一種尤其對于潮濕和濕熱的熱帶氣候已經(jīng)改進(jìn)進(jìn)入保護(hù)的 信標(biāo)燈。本發(fā)明的另一個目的是提供一種信標(biāo)燈，所述信標(biāo)燈更加緊密且堅硬，以便當(dāng) 安裝在高塔中時減小風(fēng)力負(fù)荷，易于安裝且堅固，從而在運輸和搬運到遙遠(yuǎn)場所的過程 中承受振動和沖擊。本發(fā)明的另一個目的是提供一種信標(biāo)燈，所述信標(biāo)燈通過密封組合物的傳導(dǎo)和 流經(jīng)燈表面的氣流的對流而具有良好的散熱性，以使LED保持接近于環(huán)境溫度工作，從 而保持LED較長的壽命。為了實現(xiàn)上述和其他目標(biāo)，本發(fā)明提出了一種使用超高亮度發(fā)光二極管(LED) 作為光源的信標(biāo)燈。多個LED平行地連接成串，并且多串依次串聯(lián)地連接以形成完整的 LED信標(biāo)燈。以如下方式形成LED組件LED組件能夠被插入到適當(dāng)柔性的橡膠模中， 以形成完整的燈并用基于環(huán)氧樹脂的組合物進(jìn)行最后的封裝。為了實現(xiàn)緊密的燈結(jié)構(gòu)， 以如下方式將驅(qū)動電子器件和LED組裝到一起使用指定的重量輕而牢固的聚苯乙烯泡 沫材料，以定位LED單元并保持電氣和電子驅(qū)動控制電路。使用本發(fā)明的保持LED和驅(qū)動電子器件的特殊設(shè)計和定形的泡沫材料以及插入 LED的相關(guān)橡膠模和外鑄模使得可以具有完全封裝的LED信標(biāo)燈，該完全封裝的LED信 標(biāo)燈防水并且具有無需蓋或過濾器而輸出效率更高、更緊密且重量更輕以及散熱性良好 的相關(guān)益處而使燈具有較長壽命。本發(fā)明包含特定的新穎的特征和下面完整說明并在附圖中圖示且在所附權(quán)利要 求中特別指出的部分的組合；應(yīng)當(dāng)理解的是，在不偏離本發(fā)明的范圍或者不損害本發(fā)明 的任何優(yōu)點的情況下，可以對細(xì)節(jié)實施各種變化。


圖1表示本發(fā)明的信標(biāo)燈的側(cè)面透視圖。圖2表示本發(fā)明的信標(biāo)燈的頂部透視圖。圖2a表示示出嵌入到密封組合物中的LED單元的一部分的剖面頂視圖。圖3表示具有本發(fā)明的信標(biāo)燈的安裝螺栓的底部透視圖。圖3a表示示出用于安裝螺栓的金屬加強(qiáng)錨板的信標(biāo)燈的剖面底視圖。圖4和圖4a以分解視圖形式示出了信標(biāo)燈和用于保持AC變壓器并以360度弧 來定位LED單元的重量輕、牢固而柔韌的聚苯乙烯芯。由于減少了制成產(chǎn)品所需的較重 的密封組合物的量，聚苯乙烯管形式的芯還用于減輕燈的重量。圖5示出了以矩形正弦波形式沿著細(xì)長導(dǎo)體貼附的電連接到一起的一串LED的 透視圖。本發(fā)明包含特定的新穎的特征和下面完整說明并在附圖中圖示且在所附權(quán)利要求中特別指出的部分的組合；應(yīng)當(dāng)理解的是，在不偏離本發(fā)明的范圍或者不損害本發(fā)明 的任何優(yōu)點的情況下，可以對細(xì)節(jié)實施各種變化。
具體實施例方式在詳細(xì)地說明根據(jù)本發(fā)明的實施例之前，應(yīng)當(dāng)注意到的是，所述實施例是為能 夠利用適合的模具鑄成一個整體件的防水LED信標(biāo)燈而產(chǎn)生的。附圖和說明書僅示出了 與理解本發(fā)明的實施例有關(guān)的具體細(xì)節(jié)從而不會使本公開難以理解，所述細(xì)節(jié)具有這里 說明的益處并且對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員是顯而易見的。本發(fā)明涉及一種用于航空障礙報警的信標(biāo)燈(100)，所述信標(biāo)燈包括細(xì)長主 體部，其形成為中空管；多個發(fā)光二極管(LED)(IO),其安裝在中空管的外表面上并且 電連接到一起以形成大致圓筒形的LED(IO)陣列，所述信標(biāo)燈的特征在于，多個槽軸向 地形成在中空管的外表面上，用于以大致圓筒形且有序的方式布置LED(IO)陣列，并且 中空管和LED (10)用密封組合物封裝，其中，LED(IO)的透鏡主體的至少一部分從封裝 的表面突出，以容許光的直接發(fā)射。LED(IO)沿著設(shè)定在槽內(nèi)的細(xì)長導(dǎo)體和主體部的表 面貼附。優(yōu)選地，細(xì)長導(dǎo)體為銅線并以矩形正弦波形式形成。在圖1中圖示了本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例。各個LED(IO)從中空管的外表面向 外延伸，以使得多個LED(IO)以大致圓筒形的陣列突出。以此方式，使用由例如聚苯乙 烯的材料制成的初始平坦的細(xì)長主體部，細(xì)長主體部被彎曲成例如中空管的信標(biāo)燈(100) 的三維形狀。在一個范例中，信標(biāo)燈(100)包括布置為六個縱向相鄰排的72個高亮度 LED(IO)。各排可以包括在水平面上以大致30度角隔開的12個LED(IO)。優(yōu)選地，在 相鄰排之間施加大致15度的角度偏差。因此，信標(biāo)燈(100)可以在能夠覆蓋360度發(fā)射 角的2排上具有24個LED(IO)。由于信標(biāo)燈(100)具有6排，在隨后的4排中可以重 復(fù)這一布置。優(yōu)選地，LED(IO)的約6mm的透鏡主體從密封組合物(11)的表面突出。 這一范例的LED (10)具有15度的半功率光束角。比如說30度的其他光束角也能夠用于 不同的構(gòu)造中。在其他用途中，這一大致圓筒形的LED(10)陣列非常適合于在建筑物頂 部上、火車上或者船上的信標(biāo)燈(100)，或者適合于置于機(jī)場跑道的邊緣上。當(dāng)然，如 上所述，可以按照期望修改信標(biāo)燈(100)周圍的LED(IO)的布置，以包括更多或更少的 LED,本圖示的實施例僅為舉例說明。仍參考安裝在塔上或者其他相關(guān)場所的如圖1所示的LED信標(biāo)燈(100)。 LED(IO)與信標(biāo)燈(100)的主體構(gòu)成整體，并且LED (10)的主體的一部分嵌入到封裝組 合物11的內(nèi)部，使LED (10)的透光透鏡的一部分暴露。所選的LED (10)由耐UV (紫外 線輻射)的透光硬質(zhì)材料制成。現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)LED燈利用透光或者有色的圓頂蓋來保 護(hù)LED(IO)和相關(guān)驅(qū)動電路免受灰塵和水的損害。由于封裝組合物提供了必要的灰塵和 水的進(jìn)入保護(hù)，因此本發(fā)明消除了對圓頂蓋的需求。光輸出直接從LED (10)發(fā)射，而無 需經(jīng)過趨于減少LED(IO)的有效輸出并增加燈(100)的外部物理尺寸的另外的蓋介質(zhì)。在本發(fā)明中，整個燈(100)被鑄造為整體件，全部重要的電氣和電子部件被完 全密封在環(huán)氧樹脂組合物的內(nèi)部作為一個整體堅硬的固體件，在燈(100)的內(nèi)部沒有空 穴或氣隙。因此，LED(IO)和驅(qū)動電子器件被終生密封，并且使燈(100)有效地防水而 沒有灰塵或濕氣進(jìn)入。因此，燈(100)能夠容易地通過要求浸入水中達(dá)到1米深的IP67認(rèn)證測試。信標(biāo)燈(100)的頂部設(shè)有尖銳的防鳥刺釘(bird spike) (13)，以防止鳥類站立或 停留在信標(biāo)燈(100)上并留下可能污染透光的LED(IO)的透鏡表面且會導(dǎo)致其光輸出減 少的排泄物(droppings)。優(yōu)選地，在燈(100)的頂部靠近防鳥刺釘(13)處，在環(huán)氧樹脂 組合物(11)上凸印有標(biāo)識(12)。燈(100)的縱向部分具有以一個在另一個頂部上的環(huán)形排布置的LED(IO)。 LED(IO)的塑料透鏡主體從封裝組合物突出，從而光輸出能夠通過LED (10)直接發(fā)射， 而無需經(jīng)過如常規(guī)設(shè)計中的透光或有色的蓋。由于沒有一種材料能夠具有100%的光透射 率，因此當(dāng)光通過蓋介質(zhì)時，蓋將導(dǎo)致光的一定量的反射和吸收。因此，光不經(jīng)過蓋介 質(zhì)而直接發(fā)射消除了這一損耗，因而對于使發(fā)光最大化更加有效。圖2表示從頂部看到的燈(100)的視圖。圖2a表示了同一頂視圖，具有完全嵌 入并密封在密封組合物(11)中的LED(IO)的一部分和電子控制電路。密封組合物(11) 可以由在混合例如基于環(huán)氧樹脂的組合物或其他這種材料之后保持為液態(tài)約45分鐘的2 種成分的液體混合物制成。液體混合物被倒入包含LED信標(biāo)燈(100)的制備模具中， 其中LED信標(biāo)燈(100)的控制電路和包鉛電纜都齊備。密封組合物(11)的混合物在約 5小時內(nèi)硬化或固化，在固化之后使全部燈(100)的電路元件恰如倒入封裝組合物之前所 設(shè)定的那樣牢固地粘結(jié)在適當(dāng)位置處，并且將LED(IO)的內(nèi)部部分與其電引線和控制電 路密封而與灰塵、水和濕氣完全隔離開。使用將全部相關(guān)元件嵌合并保持在適當(dāng)位置處 的恰當(dāng)設(shè)計的模具來形成燈(100)的形狀。在組合物已固化之后，從兩件式鑄模中移出 LED信標(biāo)燈(100)?，F(xiàn)在，燈(100)為固體件，沒有可動部分且非常緊密，終生密封而 與水和濕氣隔離開。電子控制電路能夠為AC、DC或蓄電池供電的。圖3表示帶有安裝螺栓和螺母(14)的LED燈(100)的底視圖，安裝螺栓和螺母 用于將燈固定到遠(yuǎn)程通信塔或建筑物頂部上的安裝支架上。用于供電的電纜(15)也從燈 (100)的底部引出。由于電纜(15)的端部也嵌入到密封組合物(11)中，因此水和濕氣無 法泄漏到燈中。圖3a示出了安裝螺栓(14)如何聯(lián)接到完全嵌入到密封組合物(11)中且 作為安裝螺栓(14)克服外部張力的加強(qiáng)件的金屬板(17)上。圖4表示示出組裝之前各個內(nèi)部部分的LED燈(100)的分解視圖。這些部分包 括LED組件；72個LED(IO)，其連接為與例如銅線的細(xì)長導(dǎo)體(20)依次串聯(lián)連接的 平行串；在AC供電的燈情況下的降壓器(20)；和電子控制卡(18)，其用于將AC電壓 轉(zhuǎn)換成DC電壓供給到LED(IO)。上面帶有多個槽(21)的特別設(shè)計的中空管(19)用于 將LED(IO)保持并定位為圓環(huán)，還使降壓器(20)和電子控制卡(18)都絕緣并牢固地保 持在中空管(19)的空穴中心的內(nèi)部。LED(IO)主體的將暴露的部分被插入到特殊設(shè)計的 橡膠模具中，該橡膠模具具有與LED(IO)的數(shù)量相同數(shù)量的孔。橡膠模具將用于覆蓋并 密封LED(IO)的不能接觸或嵌入到基于環(huán)氧樹脂的組合物中的部分，這一部分在成品中 表現(xiàn)為LED(IO)的暴露部分。接下來將使橡膠模具嵌合到外部堅硬的鑄模中，并在中空 管(19)的協(xié)助下將整個燈組件牢固地保持在還將形成燈的外部形狀的前述外部鑄模腔中 的指定位置處。圖5表示優(yōu)選地以矩形正弦波形式沿著細(xì)長導(dǎo)體(20)貼附的電連接到一 起的一串LED(IO)的透視圖。在前面的說明書中，已經(jīng)說明了本發(fā)明的具體實施例。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解到，在不偏離如下面的權(quán)利要求所陳述的本發(fā)明的范圍的情況下，能夠 進(jìn)行各種修改和變化。例如，燈(100)能夠采用其他的物理布局。LED(IO)能夠布置 為具有不同光束角的不同水平角間隔。能夠增加或減少LED(IO)的數(shù)量。LED(IO)的 尺寸和直徑能夠不同于本范例中所示的5mm直徑的LED(IO)。因此，說明書和附圖應(yīng) 當(dāng)被視為是示例性的而非限制性的意義，并且全部的這些修改旨在被包括在本發(fā)明的范 圍內(nèi)。益處、優(yōu)點、問題的解決方案以及可能產(chǎn)生任何益處、優(yōu)點或解決方案或者變得 更顯著的任何元件不應(yīng)當(dāng)被解釋為任一或全部權(quán)利要求的關(guān)鍵、必要或主要的特征或元 件。本發(fā)明僅通過所附權(quán)利要求來限定，其包括在本申請的未決期間所進(jìn)行的任何修改 和公布的那些權(quán)利要求的所有等同內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種用于障礙報警的信標(biāo)燈(100)，包括 細(xì)長主體部，其形成為中空管(19)；多個發(fā)光二極管(LED) (10)，其安裝在所述中空管(19)的外表面上并且電連接到一 起以形成大致圓筒形的LED(IO)陣列； 其特征在于多個槽(21)軸向地形成在所述中空管的外表面上，用于以大致圓筒形且有序的方式 布置LED (10)陣列；以及所述中空管和所述LED(IO)用密封組合物(11)封裝，其中，LED(IO)的透鏡主體的 至少一部分從封裝的表面突出，以容許光的直接發(fā)射。
2.如權(quán)利要求1所述的信標(biāo)燈(100)，還包括尖銳的刺釘(13)，所述刺釘(13)聯(lián)接 在所述密封組合物(11)的頂部處，以防止飛行生物停留在所述信標(biāo)燈(100)上并留下可 能污染所述LED (10)的透鏡主體且會導(dǎo)致所述LED (10)的透鏡主體的光輸出的減少的排 泄物。
3.如權(quán)利要求1所述的信標(biāo)燈(100)，其中，LED(IO)布置為縱向相鄰的排，各排包 括在水平面上成角度地分開的LED(IO)。
4.如權(quán)利要求3所述的信標(biāo)燈(100)，其中，在相鄰排之間施加大致15度的角度偏差。
5.如權(quán)利要求1所述的信標(biāo)燈(100)，其中，所述LED(10)沿著設(shè)定在所述槽(21) 內(nèi)的細(xì)長導(dǎo)體(20)和所述主體部的表面貼附。
6.如權(quán)利要求5所述的信標(biāo)燈(100)，其中，所述細(xì)長導(dǎo)體(20)以矩形正弦波形式形成。
7.如權(quán)利要求1所述的信標(biāo)燈(100)，其中，所述密封組合物(11)為基于環(huán)氧樹脂的組合物。
8.如權(quán)利要求1所述的信標(biāo)燈(100)，還包括用于將所述信標(biāo)燈(100)固定到塔上的 安裝支架上的安裝螺栓和螺母(14)。
9.如權(quán)利要求8所述的信標(biāo)燈(100)，還包括金屬板(17)，所述金屬板(17)被嵌入 到密封組合物(11)中作為聯(lián)接到所述金屬板上的所述安裝螺栓和螺母(14)的加強(qiáng)件。
10.如權(quán)利要求1所述的信標(biāo)燈(100)，其中，所述細(xì)長主體部由聚苯乙烯或其他塑 性材料制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于航空障礙報警的信標(biāo)燈(100)，包括細(xì)長主體部，其形成為中空管(19)；多個發(fā)光二極管(LED)(10)，其安裝在中空管(19)的外表面上并且電連接到一起以形成大致圓筒形的LED(10)陣列，所述信標(biāo)燈的特征在于，多個槽(21)軸向地形成在中空管的外表面上，用于以大致圓筒形且有序的方式布置LED(10)陣列，以及中空管和LED(10)用密封組合物(11)封裝，其中，LED(10)的透鏡主體的至少一部分從封裝的表面突出，以容許光的直接發(fā)射。LED(10)沿著設(shè)定在槽(21)內(nèi)的細(xì)長導(dǎo)體和主體部的表面貼附。信標(biāo)燈(100)非常緊密且重量輕，以用于高的通信塔上和機(jī)場周圍等。LED透鏡的透光部分直接水平地向外360度并且以15度至35度的縱向光束寬度投射光。這消除了對減弱有效光輸出的LED上方的圓頂或蓋的需求。這種構(gòu)造通過空氣的直接對流進(jìn)一步改善了熱傳導(dǎo)和冷卻。這對于防止在濕熱的熱帶氣候下濕氣導(dǎo)致燈(100)中的電氣和電子電路劣化和燈(100)的長期工作尤其有利。
文檔編號F21S8/00GK102016409SQ200980115689
公開日2011年4月13日 申請日期2009年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月30日
發(fā)明者周志烈 申請人:Avialite私人有限公司