CN101126486A - 无线感应充电式多功能半导体照明器 - Google Patents

Abstract

无线感应充电式多功能半导体照明器，涉及一种半导体照明器具。提供一种具有高效充电、性能可靠、体小质轻和便于携带等优点，具有强光、弱光、闪烁警示和断电应急照明等用途的袖珍型无线感应充电式多功能半导体照明器。设半导体照明器和感应充电座；照明器设外壳、感应接收线圈与骨架、充电池与骨架、开关、控制电路、LED发光源、光学反射器和光学会聚透射镜片系统。感应充电座设外壳、感应发射线圈与骨架、感应发射模块、底盘和插头；发射线圈设于骨架上，发射线圈与骨架设于充电座上的孔洞中心部位，发射线圈与充电座同轴心，发射线圈与发射模块电连接，发射模块与设于感应充电座后侧的插头电连接；半导体照明器底部插入感应充电座的孔洞内。

Description

无线感应充电式多功能半导体照明器

技术领域

本发明涉及一种半导体照明器具，尤其是涉及一种采用无线感应充电、超高亮度或功率发光二极管和集成光学等技术，具有强光照明、弱光照明、闪烁警示和断电应急照明等袖珍型的无线感应充电式多功能半导体照明器。

背景技术

传统电池的充电一般是采用接触式充电方式(或称为直接电接触方式)，使用者把充电接头用各式各样的导线直接连接到多种多样的变压器(或适配器)上，然后经过变压器输出合适的电压，再利用传统接触器连接到可充干电池或电池组。这种充电方式的缺点是：导线裸露在外面，经常使用容易折裂、变形或遭受外在破坏，使用时存在安全隐患；而且占用储存和布局空间；同时充电接头会因重复插拔操作，容易引起机械磨损，导致接触机械松动或电接触不良后无法有效传输电能，影响正常功能的继续发挥。

此外，传统照明灯光源大多是灯丝灯泡(如白炽灯、氪灯、卤素灯和氙灯等)、荧光灯(日光灯、节能灯)、弧光灯或等离子体灯等。灯丝灯泡的光源主要是由一次或二次蓄电池或干电池提供并流经细小而脆弱的灯丝的电能，使其达到一定高温而发生热-光能转换而成，只有很小部分(5％～10％)电能被转换成光能而发光照明，大部分宝贵电能(90％～95％)以热能的形式浪费掉。灯丝比较脆弱，容易受外界冲击力(如掉落地上或意外碰撞等)而断裂，其使用寿命也很短(通常小于500～1000小时)，并且经常在其自然烧坏之前因断裂而报废。荧光灯的节能性能比较好，但其起辉电压往往偏高，使用寿命也较短，同时含有有毒物质或气体，也容易造成环境污染和危害人类健康。超高亮度或功率发光二极管(LED)作为第四代半导体照明的载体已在21世纪初崭露头角。超高亮度或功率LED具有低电压驱动、低功耗、经济安全、小型轻巧、无灯丝、耐振荡、温度稳定、长寿命、高可靠性、多色调、高效能、可调光强、配光灵活和设计自由度大等传统光源无法比拟的优点。超高亮度LED不含水银和灯口金属部使用的铅玻璃等污染物，有利于环境保护；其电能-光能转换效率高达70％～80％，可靠使用寿命长达几万小时以上，是传统光源的100～300倍。

公告号为CN1370948的发明专利提供一种安全便携式感应充电头灯，主要特征有：发光二极管的两只脚穿过聚光灯罩连接装在电池座上的电池正负两极；装在安装板上的感应充电器的两安装脚连接电池的正负两极；气体传感器与蜂鸣器串连后接电池的正负两极；发光二极管、聚光灯罩、气体传感器、蜂鸣器和感应充电器依次安装后，置于灯座内，再盖上装有玻璃的前盖固定紧。该专利延长了电池的使用时间，可及早发现瓦斯泄漏和烟气等气体中的异常现象，通过音响通知现场工作人员，采用感应充电器避免产生电子突波及火花。该发明专利的主要缺陷在于：1)感应充电方式主要是延用飞利浦公司旧有的充电装置，充电效率低、充电时间偏长；2)没有明确说明感应充电的具体原理和设计方法。

公告号为CN2342947的实用新型专利公开了一种电动剃须刀，包括剃须刀、位于剃须刀内的充电池、感应线圈、主线圈和剃须刀固定安放装置，利用剃须刀充电支架内的磁场发生器及磁控开关控制剃须刀的充电。该实用新型专利的主要缺陷在于：1)感应充电方式采用叠层座充式无线充电装置，耦合系数和感应功率小，不适合大功率照明器；2)功能单一，底座需要足够重量或固定安放麻烦，无法实现防摔、防撞、防腐、防爆和耐高低温等特性。

公告号为CN2400954的实用新型专利公开了一种电磁感应充电器，包括第一整流电路、高频振荡电路、分体式感应变压器、第二整流电路以及限流电路、高频推挽振荡电路等。该实用新型专利的主要缺陷在于：1)感应线圈耦合方式松散、感应行程远、没有实现最大感应效率；2)只涉及对于剃须刀、电推剪、无绳电话机等的简单应用，不适合大功率照明器应用；3)采用高频振荡电路，容易引起电磁污染，影响和干扰周边电器的正常工作。

公开号为CN1641960的发明专利申请公开了一种整合式感应电池充电装置，利用充电端产生感应磁场对充电电池进行充电，包括电源、位于充电端的检测模块、激活模块和感应模块。该发明通过感应式充电方式，除了传导式充电作业外，也能针对各种不同规格接口的电池进行充电。该发明专利的主要缺陷在于1)充电对象只是移动通信装置的电池，不适合大功率照明器或其他电子终端；2)采用交变耦合方式，容易产生干扰性电磁波信号；3)感应接收装置必须特殊设计，并与需要充电的移动通信终端进行合理配置，其兼容性比较差。

公告号为CN2713659Y的实用新型专利公开了一种变频式感应充电装置，包括电磁场产生及二次线圈感应回路、检测及调变产生电路和控制开关电路。该专利的主要缺陷在于1)采用高频脉冲信号，其电磁辐射对周围电器或充电终端产生干扰影响；2)采用松散型凹槽结构，感应耦合系数低、感应功率小、充电性能较差，不适合大功率照明器或其他电子终端。

公告号为CN2630940的实用新型专利公开了一种个人数字助理机和电磁感应充电装置，包括个人数字助理机和具有凹形充电槽的感应充电座，使得个人数字助理机的线圈部分与感应充电座的线圈对准并固定，利用电磁诱导方式进行电能传送，缩减个人数字助理机的体积和重量。该专利的主要缺陷在于1)采用高频振荡电路，其电磁辐射容易对周围电器或本身充电终端产生影响；2)采用凹形充电槽结构，使得待充电终端(尤其是体形较大的电器设备)很难与感应线圈准确对准固定，严重影响充电性能和效率；3)采用贴近式感应充电设计，耦合系数小、感应功率小，不适用于大功率照明器或其他电子终端。

发明内容

本发明的目的在于针对传统的电接触充电方式的照明器存在照度低、安全性差、体大质重、可靠性弱、功能单一、能耗大、使用寿命短等方面的种种弊端，提供一种不仅具有高效充电、性能可靠、体小质轻和便于携带等优点，而且具有强光照明、弱光照明、闪烁警示和断电应急照明等用途的袖珍型无线感应充电式多功能半导体照明器。

本发明的技术方案和设计原理是采用无线感应充电方式(或称为电磁感应耦合充电方式)，使得充电电源和电能接受装置(如可充干电池、超级电容、蓄电池等)之间不再使用直接(物理)电接触方式，而采用由分离的高频或低频变压器组合而成，通过电磁感应耦合进行无直接电接触地传输能量。本发明设有无线感应充电机构和多功能照明机构，将充电和照明组件进行物理分离，其相互间的能量传输通过包容式高效率紧密耦合的无线感应原理来实现，极大地提升了无线能量传输效率和应用可行性。

本发明包括半导体照明器和感应充电座两部分。

半导体照明器设有照明器外壳、头圈、感应接收线圈、感应接收线圈骨架、充电池或充电池组、充电池骨架、开关按钮、功能控制电路、LED印制电路板、LED发光源、光学反射器和光学会聚透射镜片系统。感应接收线圈设于感应接收线圈骨架上，感应接收线圈和感应接收线圈骨架设于半导体照明器底部，充电池设于充电池骨架上，充电池或充电池组和充电池骨架设于半导体照明器中部，感应接收线圈与充电池电连接。开关按钮设于半导体照明器头部一侧，开关按钮内部与功能控制电路电连接，发光源设于LED印制电路板上，功能控制电路与感应接收线圈电连接。LED发光源设于半导体照明器头部内侧。光学会聚透射镜片系统设于半导体照明器顶部，光学会聚透射镜片系统与设于LED发光源下端的光学反射器组成复合式二次集成光学会聚和光放大系统。

感应充电座设有充电座外壳、感应发射线圈、感应发射线圈骨架、感应发射模块、底盘和插头。感应充电座上设有一孔洞，感应发射线圈设于感应发射线圈骨架上，感应发射线圈和感应发射线圈骨架设于孔洞中心部位，感应发射线圈轴心与感应充电座轴心一致，感应发射线圈与设于感应充电座内的感应发射模块电连接，感应发射模块与设于感应充电座后侧的插头电连接；半导体照明器底部插入感应充电座的孔洞内，感应充电座的内边缘与半导体照明器底部外边缘无缝隙紧密接触，感应发射线圈和感应接收线圈以垂直中心点上下对称放置。

半导体照明器最好呈一个圆柱形、椭圆形或类似形体，感应接收线圈最好呈中空环形。感应接收线圈与充电池或充电池组的电连接采用短距离良导体电连接，以便传导损耗降低到最低。开关按钮最好为经过防水处理的轻触开关按钮，通过开关按钮的轻触动作可以灵活操作多功能照明器功能。半导体照明器外部与照明器内部最好具有良好的水密性和气密性。超高亮度LED阵列最好为环形排列的超高亮度LED阵列，如采用单个LED作为发光源最好采用高功率LED，LED功率大小可根据应用要求灵活选定。复合式二次集成光学平行会聚系统对超高亮度LED阵列或单个高功率LED发光源发出的光线进行放大和平行会聚处理，以提高半导体照明器的照明强度和方向性。充电池或充电池组最好为环保型圆柱形或砖形充电池，用于储存电能，并为设置于其上端的功能控制电路提供半导体照明的操作能源。

感应接收线圈设有至少1组绕组，感应接收线圈的宽度不小于感应充电座内部的感应发射线圈的宽度。感应接收线圈骨架与充电池骨架最好为连体骨架，以增加机械强度，减少感应耦合间隙。感应接收线圈骨架可采用圆柱形、椭圆形或类似形体结构，与所缠绕的感应接收线圈紧密平整配合，以提高能量感应效率。感应发射线圈和感应接收线圈中间可以添加铁氧体等磁性材料，以增加电磁耦合效率。

在半导体照明器外壳的头部设有头圈，便于加固光学会聚透射镜片系统，并与半导体照明器外壳进行适当防淋、防水密封。半导体照明器密封外壳的底座中心可设有吊绳孔，用于穿系绳索、链条或带子，便于随手携带或定位悬挂。

LED发光源可选用环形排列的多个超高亮度LED阵列或单个高功率LED发光源。LED光色可采用白色、红色、蓝色、绿色或其他色系，LED分布于LED印制电路板上面正中间，与LED印制电路板电连接，LED发光源向前发射的光线经过光学反射系统和前面的光学会聚透射镜片系统后被转化成高效的平行光或准平行光，达到高强照明、闪烁警示和应急发光作用。

半导体照明器的光学反射器由抛物面、三角面或单纯平面经过精确镜面处理而成，提高反射效率。每个LED配置一个小型反射面，所有小型反射面集成注型在大反射一体化结构上，实现单光斑效果，增强光学反射性能。

半导体照明器的光学会聚透射镜片系统由至少1个双凸或平凸小镜片组成，每个LED配有一个小镜片，小镜片的作用是将LED发出的点光源转化成平行光或准平行光，所有小镜片合成在一体化大镜片上，平行会聚所有LED单光斑为一个强光斑，有效放大光输出强度，提供优质明亮均匀的聚光平行光斑，射程至少达50m。为了避免光学会聚透射镜片系统对LED的过度光放大造成LED芯片封装焊接丝的暴露，光学镜片的焦距不宜过小。充电池每次满充电后持续强光照明长，适合于军、警、民等广泛使用。当被作为闪烁警示使用时，其发光面积大，可视范围广，可持续闪烁警示时间是连续照明的至少2倍，能满足不同警示照明要求。

感应充电座最好呈一个中空圆桶形、椭圆形或类似形体结构。感应充电座的插头可以配置加工成符合不同国家标准的插头，以便适用不同国家的市电插座。在感应充电座的插头与感应发射线圈之间设置一精密电路控制器的目的在于确保市电能量可以顺畅高效率地传递到感应发射线圈，为半导体照明器提供无线能量保障。采用中空环形的感应接收线圈紧贴半导体照明器底部外壳，可将半导体照明器的整个底部完全插入感应充电座的孔洞，半导体照明器的底部外边缘与感应充电座的内边缘无缝隙的紧密接触，同时确保感应发射线圈和接收线圈以垂直中心点上下对称分布，最大化耦合因数，提高感应充电效率，提升充电功率和效率。

半导体照明器和感应充电座之间最好为超声波封装或螺纹连接或胶固连接等方式进行封闭处理，实现半导体照明器的高度水、气密封性，并采用特定紧凑增压型密封圈和防水开关以增加半导体照明器的防淋、防水、防爆、防摔、防振、防变形、耐高低温等性能。

本发明在正常使用时，感应充电座通过其侧面的外露插头外接市电插座，将半导体照明器插入感应充电座内，半导体照明器与感应充电座之间通过高效率电磁感应耦合使其达到快速、安全的无线充电目的。当市电供应中断或遭破坏瞬间，半导体照明器会自动连续发光或闪烁发光，提供持续照明或闪烁警示；当市电供应中断或遭破坏后电源供应恢复正常，半导体照明器会自动关灭，避免能源浪费。将半导体照明器从感应充电座人为或意外脱离时，半导体照明器也会自动持续发光照明或闪烁警示；当半导体照明器恢复回归感应充电座的充电位置时，半导体照明器又会自动关灭。

本发明充分应用无线感应充电、超高亮度或功率发光二极管和集成二次光学等多项技术，实现具有安全高效、用户友好、牢固可靠、携带方便、性价比高、使用寿命长的强光和弱光照明、闪烁警示和断电应急照明等多重功能集合体。同时充分利用高新技术和环保材料配置，实现体小质轻的具有革命性和可靠性能的高亮度袖珍型照明器，拓展了本发明的应用领域。

附图说明

图1为本发明实施例(以欧式插头例，其他类似)的立体结构示意图。

图2为本发明实施例的感应充电示意图。

图3为本发明实施例的内部结构示意图(只图示多个超高亮度LED阵列光源，单个高功率LED发光源的方法类似)。

图4为本发明实施例的半导体照明器分解结构示意图。

图5为本发明实施例的感应充电座分解结构示意图。

图6为本发明实施例的光学会聚透射镜片系统结构示意图。

图7为本发明实施例的电路组成方框图。

具体实施方式

以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。

参见图1～5，图1给出本发明实施例的立体结构示意图，此图只示意一种欧式插头，其他插头也类似。图2给出本发明实施例的感应充电示意图，本发明实施例包括一个半导体照明器1和一个独立式感应充电座2。

半导体照明器外壳体为密封外壳体，由高强度塑料或工程塑料制成，外壳体可制作成透明或非透明的不同时尚或典雅颜色的外壳体，以增强艺术色彩效果。

当本发明实施例进行无线感应充电使用时，先将感应充电座2插入市电插座内(本发明实施例可适用于60～270VAC或110～240VAC的全球宽电压范围)，然后将半导体照明器1的底部完全垂直插入感应充电座2孔洞内，半导体照明器1与感应充电座2利用电磁感应作用进行“电能-磁能-电能”的非接触式能量耦合，达到无线充电效果。半导体照明器1设有强光、弱光、强闪烁、弱闪烁、断电自动应急发光和离电自动点亮等多种功能，实现“感应电能-半导体光能”的高效转换，极大地提升了照明器的使用寿命和经济寿命。

当外围市电供应中断或半导体照明器1从感应充电座2脱离时，半导体照明器1会自动连续发光照明或闪烁警示，当半导体照明器1重新插回感应充电座2时，半导体照明器1又自动关灭，因此除了照明和闪烁警示功能外，又增加了低能耗环保型的应急灯功能，这种应急灯相对于传统墙壁挂式应急灯而言，在体积、外观、经济寿命、环境效益、实用性、可靠性等方面都具有无可比拟的优势。

图3给出本发明实施例的内部结构示意图。半导体照明器的底部设有无线感应充电系统的感应接收线圈311，感应接收线圈311经过整流和滤波等电路后连接充电池或充电池组38。充电池或充电池组38定位于充电池骨架39上，与感应接收线圈311的骨架310连为一体，以加强机械强度。半导体照明器1的一侧上端设有一开关按钮313，与半导体照明器1的功能控制电路37相连接。半导体照明器1的顶部设有数个超高亮度发光二极管组成的LED阵列组或单个高功率LED发光源34。LED发光源34焊接在LED印制电路板36上，LED发光源34和LED印制电路板36之间设置有光学反射系统35，以高效率反射背向辐射的光能，提高向光学会聚透射镜片33方向前行的发光强度。光学会聚透射镜片33设置于LED发光源34上方，作用是将LED的发散光线会聚或放大为平行向前的强光。以上所有组件集成于密封外壳32之内，通过与多功能照明器头圈31进行超声波焊或紧螺纹加胶等工艺实现高度防淋、防水性等。

半导体照明器功能的操作由半导体照明器的功能控制电路37侧面的非直接电接触式轻触开关按钮313进行控制，通过包敷在外壳颈部上穿透开关按钮空隙的软性橡胶或硅胶间接调控半导体照明器内部轻触开关按钮313的位移，脉冲点触发功能控制电路37。半导体照明器1内部的功能控制电路37与感应接收线圈311、充电池或充电池组38、LED印制电路板36和LED发光源34等组成一个完整的充电和功能控制的电回路，实现照明和警示等多用途功能。

图4给出本发明实施例的半导体照明器分解结构示意图，图5给出本发明实施例的感应充电座分解结构示意图。从外部观察，半导体照明器1包含半导体照明器外壳32、头圈31、轻触开关按钮313和吊绳孔312。感应接收线圈311、感应接收线圈骨架310、充电池或充电池组38、电池骨架39、功能控制电路37、LED印制电路板36、光学反射器35、LED发光源34、光学会聚透射镜片系统33、轻触开关按钮313等设置于半导体照明器外壳32体内，利用加强筋或铆接孔等与半导体照明器外壳32的内侧进行定位和装配，确保无机械噪音和内部位移，也可以利用软性材料(如环氧树脂等)等对内部结构进行“灌浆”定型，提高半导体照明器的整体防摔、防水、防爆和电气性能稳定等特性。多功能半导体照明器1的各个金属或非金属配件和电子、光学等元件均需符合预防电击或火灾的安全标准。多功能照明器外壳32与其上部的头圈31经过超声波封装工艺实现高度全封闭，或利用精密螺纹、胶固结构等方式进行密封处理，采用特定紧凑增压型密封圈以增加防水性能。

感应充电座2包含感应充电座外壳22、感应发射线圈骨架23、感应发射线圈24、感应发射模块25、底盘26和插头27。图5中的感应充电座2只示意了欧式插头，其他各国电源插头也可适用于本发明。感应充电座2的各个金属或非金属配件可以通过超声波或螺丝或胶固封装，但也必须全面符合预防冲击或火灾的安全标准。

感应充电座2上设有一个环形孔洞21，环形孔洞21内周围设有无线感应充电系统的感应发射线圈24，感应发射线圈24与感应发射模块25、感应充电座2侧面的电源插头27进行电连接，与全球通用的市电一起组成电回路。环形孔洞21的设置容易接纳并定位半导体照明器1的底部，并促使感应接收线圈311与感应充电座2内的感应发射线圈24进行包容式高效率紧密耦合，最大化耦合因数，提高无线能量传输效率和感应充电效率。

半导体照明器1的感应接收线圈311设于其底部内侧的线圈骨架310上面，感应接收线圈311设有至少1组绕组，与半导体照明器1的功能控制电路37电连接，感应接收无线电能，供应给充电池或充电池组38和LED发光源34电光转换和发光使用。感应接收线圈骨架310与电池骨架39同属一个连体骨架，便于增加机械强度。感应接收线圈骨架310采用圆柱形、椭圆型或其他类似结构，与所缠绕的感应接收线圈311紧密平整配合，以提高能量感应效率，感应接收线圈311可以通过手工或自动绕线机加工成型，其宽度必须不小于感应充电座2内部的感应发射线圈24的宽度，以避免松散耦合而造成感应效率下降。

多功能照明器的头圈31设于半导体照明器外壳32的头部，加固光学会聚透射镜片系统33，并与半导体照明器外壳32进行适当防淋、防水密封。半导体照明器密封外壳32的底座中心设有吊绳孔312，用于穿系绳索、链条或带子，以方便随手携带或定位悬挂。

LED发光源34可采用多个超高亮度或单个高功率LED，LED光色可灵活采用白色、红色、蓝色、绿色或其他色系，LED发光源设置于LED印制电路板36上面正中间，与LED印制电路板36电连接，LED发光源34向前发射的光线经过光学反射系统35和前面的光学会聚透射镜片系统33后被转化成高效的平行光或准平行光，达到远、近距离的高强照明、闪烁警示和应急发光作用。

半导体照明器1的光学反射系统35由抛物面、三角面或单纯平面经过镜面处理而成，以提高反射效率。每个LED配置一个小型反射面，所有小型反射面集成在一个一体化大反射结构上，以实现单光斑效果，增强光学反射性能。

图6给出本发明实施例的光学会聚透射镜片系统33的示意图，光学会聚透射镜片系统33由许多单个双凸或平凸小镜片组成，每个LED配置有一个小镜片，小镜片的作用是将LED发出的照射角度较大的点光源转化成照射角度为零的平行光或照射角度较小的准平行光，所有小镜片注塑合成在一个大镜片上面，平行会聚所有LED单光斑为一个强光斑，并且有效放大光输出强度。

图7给出本发明实施例的电路组成方框图，电路包括充电座电路A和照明器电路B。全球适用的宽电压输入市电(交流电压85-260VAC)经过整流后，通过降压变频电路A1逆变环节，传输电能到电磁感应耦合器输入端(即初级端)A2后，传送到照明器电路B内充电池或充电池组B6的耦合输入端(即次级端)B1，再经过整流、滤波、稳压电路B2等环节，给半导体照明器内单个充电池或电池组进行无接触能量传输(即无线充电)。由于采用了类似空心变压器的紧密耦合结构，为了避免高频电磁辐射带来的电磁干扰副作用，变频控制在法定频谱范围内的某一频率，同时综合平衡整体充电效率。

充电过程完成后，充电池或充电池组通过功能控制电路B3、LED发光源(电光能量转换模块)B4和二次光学反射和透射系统B5输出给半导体发光二极管D，实现多功能操作。由于电路能量传输的连续性，在充电过程中即使充电池组未满充，半导体照明器也可以操作正常，实现多功能。

本发明可采用不同类型的充电池(二次电池)，如镍氢电池、镍镉电池和锂离子电池等，也可采用新型超级电容作为储能元件。其中镍氢电池不含镉或水银等有害物质，符合环保要求，能够提供高电容量和能量密度(是镍镉电池的两倍或以上)，可快速充电，温度耐受范围广(如-20～+60℃)，重复充电多达1,000次，单次使用时间是普通碱性电池的至少3倍，极少甚至不会出现记忆效应，性能可靠，价格合理，使用经济实惠。二次锂离子电池的优点在于开路电压高(市售电池多为3.6～3.7VDC)、比容量大(约为镍镉二次电池的2.5倍，约为镍氢二次电池的1.5倍)、自放电率低(小于8％/月，远低于镍镉电池的30％和镍氢电池的40％)、寿命长(通常可以达到千次以上)，没有记忆效应。无论在二次锂离子电池的正负极还是在电池隔膜中，锂都是以离子形式存在的，锂离子电池负极是碳素材料，如石墨等。正极则是含锂的过渡金属氧化物，如LiCoO₂、LiMn₂O₄等。电解质是含锂盐的有机溶液。锂离子电池在工作(充电或放电)过程中，锂离子在正负极及电解质隔膜中定向运动。充电时，在电场的驱动下锂离子从正极材料中脱出，经过电解质，插入到负极中。放电时，过程正好相反，即锂离子返回正极中，电子则通过了用电的电子产品中并为之供电。随着真正意义上的固态锂电池的研制进程，将彻底摒弃锂离子电池中的有机液体，让锂电池成为安全可靠的充电池。

本发明实施例的印制电路板主要包括3个集成度很高的印制电路板：a、感应充电座主电源模块；b、充电和主功能模块；c、LED发光源模块。每块印制电路板尺寸只有几厘米，可以灵活采用散立元件或贴片元件，体积和重量都可以达到袖珍型级别，极大地增加了半导体照明器使用领域和操作方便性。

本发明实施例的主要功能操作(只需单轻触开关按钮)列举如下：

1)轻触开关按钮按第1下：半导体照明器9xLED全亮(或高功率LED 100％亮)；

2)轻触开关按钮按第2下：半导体照明器5xLED亮(或高功率LED 50％亮)；

3)轻触开关按钮按第3下：半导体照明器1xLED全亮(或高功率LED 10％亮)；

4)轻触开关按钮按第4下：半导体照明器9xLED闪烁(或高功率LED 100％闪烁)；

5)轻触开关按钮按第5下：半导体照明器5xLED闪烁(或高功率LED 50％闪烁)；

6)轻触开关按钮按第6下：半导体照明器被关灭；

7)当半导体照明器在正常充电时，假如外接电源突然断电，半导体照明器自动点亮9xLED(或功率LED 100％亮)或闪烁警示；当外接电源恢复供电时，半导体照明器自动关灭。

8)当半导体照明器在正常充电时，假如半导体照明器被脱离感应充电座，照明器自动点亮9xLED(或功率LED 100％亮)或闪烁警示；当半导体照明器重新回归感应充电座时，半导体照明器又自动关灭。

以上功能7～8类似于应急灯功能，可以实现市电断电或跳闸时的应急照明。

为了简化本发明实施例的操作，以上功能3和5可以根据需要适当取消。

由于半导体照明器1的感应接收线圈骨架310和感应接收线圈311、充电池或充电池组38、功能控制电路37、LED光学组件33～35等所有配件都具有体积小、重量轻、耗电低、无散热等优点，可以高度集成组合，整个半导体照明器1的长度能够控制在5～15厘米以内，可以完全把握在单个手掌之内，便于携带和操作使用。

当本发明作为多功能半导体照明器使用时，可提供优质明亮均匀的聚光平行光斑，射程远达50m或以上，充电池或充电池组每次满充电后，可持续强光照明3～6小时或以上，适合于军、警、民等广泛使用。当被作为闪烁警示使用时，其发光面积大，可视范围广，可持续闪烁警示时间是连续照明的2倍或以上，能满足不同警示照明要求。若要延长本发明实施例半导体照明器的工作时间，可以很容易地通过提高充电池组的容量来得到满足。

本发明充分利用独特技术和工艺对便携式轻巧型照明器、警示灯和应急灯等多位一体的多功能半导体照明器在功能和形体上的创新组合，并实现了传统照明器或应急灯所难于实现的防爆、防淋、防水、防尘、防振、防摔、防腐蚀、耐高低温、长寿命、轻巧美观、使用方便和节能环保等诸多特性和优势。

本发明采用全封闭式优质工程塑料或其他非金属或金属高档密封外壳体，利用超声波密封技术或其他焊接技术将外壳体部分紧密精确地熔接成一体，集成内部的光学、电学、机械等不同系统为一个不可拆卸的有机紧固结构，同时利用安置在密封外壳体外侧的非电接触轻触开关套件控制内部电子器件，达到满足防爆、防淋、防水、防振、防腐蚀、耐高低温和预防电击或火灾等光机电性能指标和安全标准。

本发明采用反射和透射会聚光学系统，由于单个LED发光源所辐射出来的光是发散的，光斑效果较差，无法形成一束完整均匀的平行光束，不适宜直接用在便携式照明器上。有些照明器采用LED阵列以扩大光源发射面积，从而直接形成一束光束，但光束均匀性较差，会随LED的个数和每个LED的色调质量而变化。本发明充分利用精密的反射和透射会聚双光学系统的优势，可精确设计光学反射器和透射镜片的焦距、曲度、面径、厚度，面径、发散角度，间距等参数，将LED的点光源发散光会聚成平行光或准平行光，实现基于多个超高亮度LED阵列或单个高功率LED发光源二次光学优化的完整均匀的单光斑型高强度光束。

本发明在实现以上多功能的基础上，也可以在半导体照明器上合适部位设置一个电压输出插头，外加专用转换接头，实现为移动电话、个人数字助手、对讲机、数码照相机/摄像机、剃须刀、高保真收音机、手电筒和MP3/MP4等多种多样的电子和信息终端电器进行应急充电服务。也可在本发明实施例半导体照明器的侧面、身体部位或底部位置增加一个定位槽或孔，将微型指南针镶嵌在内，以额外增加指南功能。

Claims (10)

1.无线感应充电式多功能半导体照明器，其特征在于包括半导体照明器和感应充电座两部分；半导体照明器设有照明器外壳、感应接收线圈、感应接收线圈骨架、充电池或充电池组、充电池骨架、开关按钮、功能控制电路、LED印制电路板、LED发光源、光学反射器和光学会聚透射镜片系统；感应接收线圈设于感应接收线圈骨架上，感应接收线圈和感应接收线圈骨架设于半导体照明器底部，充电池设于充电池骨架上，充电池或充电池组和充电池骨架设于半导体照明器中部，感应接收线圈与充电池电连接；开关按钮设于半导体照明器头部一侧，开关按钮内部与功能控制电路电连接，发光源设于LED印制电路板上，功能控制电路与感应接收线圈电连接；LED发光源设于半导体照明器头部内侧；光学会聚透射镜片系统设于半导体照明器顶部，光学会聚透射镜片系统与设于LED发光源下端的光学反射器组成复合式二次集成光学会聚和光放大系统；

感应充电座设有充电座外壳、感应发射线圈、感应发射线圈骨架、感应发射模块、底盘和插头；感应充电座上设有一孔洞，感应发射线圈设于感应发射线圈骨架上，感应发射线圈和感应发射线圈骨架设于孔洞中心部位，感应发射线圈轴心与感应充电座轴心一致，感应发射线圈与设于感应充电座内的感应发射模块电连接，感应发射模块与设于感应充电座后侧的插头电连接；半导体照明器底部插入感应充电座的孔洞内，感应充电座的内边缘与半导体照明器底部外边缘无缝隙紧密接触，感应发射线圈和感应接收线圈以垂直中心点上下对称放置。

2.如权利要求1所述的无线感应充电式多功能半导体照明器，其特征在于在感应发射线圈和感应接收线圈中间设有铁氧体磁性材料。

3.如权利要求1或2所述的无线感应充电式多功能半导体照明器，其特征在于感应接收线圈设有至少1组绕组，感应接收线圈的宽度不小于感应充电座内部的感应发射线圈的宽度。

4.如权利要求1或2所述的无线感应充电式多功能半导体照明器，其特征在于感应接收线圈骨架与充电池骨架为连体骨架。

5.如权利要求1或2所述的无线感应充电式多功能半导体照明器，其特征在于感应发射线圈和感应接收线圈骨架为圆柱形或椭圆形骨架。

6.如权利要求1所述的无线感应充电式多功能半导体照明器，其特征在于LED发光源为环形排列的多个超高亮度LED阵列或单个高功率LED发光源。

7.如权利要求1所述的无线感应充电式多功能半导体照明器，其特征在于半导体照明器的光学反射器为抛物面、三角面或单纯平面经过镜面处理而成。

8.如权利要求1所述的无线感应充电式多功能半导体照明器，其特征在于半导体照明器的光学会聚透射镜片系统由至少1个双凸或平凸小镜片组成，每个LED配有一个小镜片，所有小镜片合成在一体化大镜片上，平行会聚所有LED单光斑为一个强光斑。

9.如权利要求1所述的无线感应充电式多功能半导体照明器，其特征在于感应充电座呈一个中空圆桶形或椭圆形。

10.如权利要求1所述的无线感应充电式多功能半导体照明器，其特征在于中空环形的感应接收线圈紧贴半导体照明器底部外壳。