CN101988625A - 一种新型led矿灯 - Google Patents

Abstract

一种新型LED矿灯，包括：灯头、灯体和电源，灯头与灯体设置成一体，灯头中照明部件为多芯片集成封装的LED面光源，该面光源具有发光面均匀，光色一致性好，光衰小，发光效率高诸多优点；多芯LED的电气连接为串并结合；灯头内的光学设计为中间凹的透镜结合抛物线形的反光碗；电池位于灯体内，并附有电源充电孔；灯体外壳后端设置有卡扣。电源采用轻巧的固体锂电池或胶体电池，安全可靠。本发明的新型LED矿灯汇集了多芯片集成封装LED面光源的节能长寿命，光色一致性好和固体电池的安全可靠，体积小，重量轻等特点。

Description

一种新型LED矿灯

技术领域

本发明涉及矿灯的技术领域，特别是利用LED集成封装作为光源、无重影，无眩光，光色一致性好，锂电池或胶体电池充电后作为电源的一体式新型LED矿灯。

背景技术

矿工在矿井内作业时使用矿灯作为照明，矿灯设计需满足国家标准GB7957-2003，《矿灯安全性能通用要求》和煤炭行业标准MT927-2004《KL型矿灯》。一般矿灯所使用的照明部件为卤素灯泡，卤素灯泡工作时发热量大，耗去大量电能，另外几百度的灯泡温度增加了矿井内的危险。卤素灯泡容易出现衰减，使用寿命短。当然也有部分矿灯使用白炽灯泡，发热量更高，更耗能，额定电流更大，寿命更短等。由于LED即发光二极管具有节能、发光效率高、不易损坏、寿命长，越来越多的人开始使用LED作为矿灯光源，如专利：200720100160.9，LED具有节能环保突出优点，且光源为冷光源，降低了矿井中危险系数。但是市场上都是采用多颗单独封装的LED光源，造成多个重影；由于每颗制备工艺差异造成光色一致性差；LED光源固定于PCB板上导热效果差，甚至有的矿灯无散热器，导致光衰大，寿命短，本发明重点解决这些问题。

另外一般矿井下工人使用的矿灯均为酸性或碱性蓄电池供电，蓄电池的体积大，使用时需要消耗大量的体力，电源与灯头分开，中间通过导线相连，工作时受到导线的牵制造成工作不便，如果工人在井下作业时连接导线断开，则容易发生危险。蓄电池内的液体属于消耗品，用一段时间需充酸或充碱，充液后会有部分酸液或碱液残留在电源表面，且蓄电池内的液体容易泄漏，有较强的腐蚀性，经常接触会对工人健康造成危害。

发明内容

本发明要解决的技术问题是1、提供一种光色一致性好，光衰小，无重影，无眩光的LED集成封装光源；2、提供一种采用体积小的锂电池或胶体电池作为光源的一体式LED矿灯。

本发明为解决目前存在的技术问题所采取的技术方案是：

本发明的新型LED矿灯，包括：灯头、灯体和电源，灯头与灯体设置成一体，通过螺纹紧配，螺纹也可用于调节反光碗的焦距，灯头中照明部件为多颗LED芯片集成封装的面光源，每颗LED均为恒流供电；围绕LED光源模块设置有抛物线形的反光碗，反光碗内壁涂有高反膜；灯头前端设置有防爆玻璃；恒流电源设置于灯体中，并与锂电池或胶体电池连接，灯体外壳设有电源充电孔；在灯体外壳后端设置卡扣。

本发明还采用了如下技术措施：

多颗LED芯片集成封装模块中采用量子裁剪荧光晶片，光转换效率高于荧光粉，且导热系数是掺有硅胶荧光粉的100倍。大幅度提高了光源模块的寿命。多芯片封装过程中只使用了少量硅胶，起固定和缓解热胀冷缩作用，使得硅胶和荧光晶片间有空隙，可供热量散失到金属支架和晶片上。多芯片采用2并联2串联，3并联3串联或者多颗并联的方式。

所述的卡扣上设置橡胶防脱垫。

所说的电源可采用多颗锂电池或胶体电池的结构，电压一般不高于12V。

本发明的新型LED矿灯采用多芯集成封装的LED面光源-芯片蓝光激发黄色透明荧光晶片。LED面光源模块透镜为一个中间凹形，边缘凸出的玻璃透镜，光斑更均匀；LED模块放置于抛光线反光碗的焦点附近，可通过旋转灯头螺纹来调节焦距，通过透镜配合反光碗进行双重光学设计；采用固态低压电池供电，安全可靠；LED与固态电池结合使得LED矿灯的重量是一般矿灯的1/3，且体积为一般矿灯的一半，更有利于矿井中使用。

附图说明：

图1是本发明的LED矿灯的结构示意图；

图2是本发明的集成封装LED面光源模块的俯视图；

图3是本发明面光源透镜的立体图；

图4是本发明的LED矿灯测试的配光曲线。

附图中主要部件符号说明：

1：灯头，11：光源电源线；12：带有螺纹散热器；13：芯片；14：热沉基板；15：荧光晶片；16：硅胶；17：惰性气体或空气空腔；18：透镜；19：抛物线形反光碗；111：防爆玻璃。

2：灯体，21：电源充电插孔，22：带有防脱垫的卡扣。

具体实施方式

如图1所示，灯头1和灯体2为一体化设计，灯头与灯体靠螺纹12结合。固体电池经过恒流调节后通过导线11对多于2颗芯片13供电，芯片固定在高导热热沉基板14的凹槽中，芯片依靠导热硅胶16保护，芯片与硅胶间空腔17为惰性气体或空气。芯片发射的蓝光激发光转换荧光晶片15混合出射的蓝光形成白光，发光面为一均匀面，通过调节荧光晶片的厚度制备出不同色温的光源。白光经过中间凹周围凸的透镜18整形后出射，边缘的杂散光被抛物线形反光碗19汇聚。通过旋转螺纹12可以调节抛光线形反光碗19的焦距，使得经过中间凹周围凸的透镜18配光后的周围散射光进一步汇聚，测试发现其配光曲线如图4所示，照射面为一均匀面，光色一致性好，无眩光，光源使用寿命长。

实施例1

如图1所示，胶体电池12V经过恒流调节，输出700mA的电流对2并联2串联的LED蓝光大功率芯片13进行供电，芯片固定在一体化设计的铝金属基板14上，基板后通过螺母固定有铝质散热器，散热器鳍片为纵向排列，可上下通风对流，散热器边缘有规则螺纹，旋转可安装到灯体中。少量硅胶涂覆在芯片上，在150℃烤1.5小时，使硅胶固化，起保护芯片作用。在硅胶层与荧光晶片之间为一个密闭空间，充入氩气，起辐射热量至边缘铝基板和荧光晶片，将掺杂有Ce的YAG晶片通过硅胶粘在铝基板特定凹槽中。由于蓝光整体激发YAG晶片，故发射面为一个均匀平面，称为面光源，但是发射的白光仍为朗伯光型，添加特定玻璃透镜对其整形，透镜的立体图如图3所示，在光源周围的抛光线形反光碗19，起汇聚杂散光的作用，经过双重光学设计后的光形如图4所示，非常适合矿井作业使用。

实施例2

如图1所示，胶体电池经过恒流调节，输出900mA的电流对3并联3串联的LED蓝光大功率芯片13进行供电，芯片固定在一体化设计的AlN陶瓷基板14上，基板后通过螺母固定有铝质散热器，散热器鳍片为纵向排列，可上下通风对流，散热器边缘有规则螺纹，旋转可安装到灯体中。少量硅胶涂覆在芯片上，在150℃烤1.5小时，使硅胶固化，起保护芯片作用。在硅胶层与荧光晶片之间为一个密闭空气空间，起辐射热量至边缘AlN陶瓷基板和荧光晶片，将掺杂有Ce的YAG晶片通过硅胶粘在A1N陶瓷基板特定凹槽中。由于蓝光整体激发YAG晶片，故发射面为一个均匀平面，称为面光源，但是发射的白光仍为朗伯光型，添加特定亚克力透镜对其整形，透镜的立体图如图3所示，在光源周围的抛光线形反光碗19，起汇聚杂散光的作用，经过双重光学设计后的光形如图4所示，非常适合矿井作业使用。

实施例3

如图1所示，锂电池经过恒流调节，输出900mA的电流对3并联的LED蓝光大功率芯片13进行供电，芯片固定在一体化设计的紫铜基板14上，基板后通过螺母固定有铝质散热器，散热器鳍片为纵向排列，可上下通风对流，散热器边缘有规则螺纹，旋转可安装到灯体中。少量硅胶涂覆在芯片上，在150℃烤1.5小时，使硅胶固化，起保护芯片作用。在硅胶层与荧光晶片之间为一个密闭空间，充入氮气，起辐射热量至边缘紫铜基板和荧光晶片，将掺杂有Ce的YAG晶片通过硅胶粘在紫铜基板特定凹槽中。由于蓝光整体激发YAG晶片，故发射面为一个均匀平面，称为面光源，但是发射的白光仍为朗伯光型，添加特定玻璃透镜对其整形，透镜的立体图如图3所示，在光源周围的抛光线形反光碗19，起汇聚杂散光的作用，经过双重光学设计后的光形如图4所示，非常适合矿井作业使用。

Claims (9)

1.一种新型LED矿灯，包括：灯头、灯体和电源，灯头与灯体为一体化设计，其特征在于：灯头中照明部件为多芯片集成封装的LED面光源，照明部件的光学设计为中间凹的透镜结合抛物线反光碗，照明部件的散热设计为多芯片固定于高散热材料凹槽中，且光转换材料为高导热晶片；灯体中电源为固体电源，对光源恒流供电；灯体外壳有电源充电孔和卡扣。

2.根据权利要求1所述的新型LED矿灯，其特征在于：照明部件的光源为多颗蓝光芯片固定于高导热基板的凹槽中，芯片上涂覆有少量的硅胶，硅胶上一定间隔处设置有光转换晶片，蓝光混合光转换晶片被激发后发射的黄光成均匀白光面光源。

3.根据权利要求2所述的多芯片集成封装的LED面光源，其特征为：芯片固定于高导热基板的凹槽中，四周为高导热材料，上部为高导热光转换荧光晶片，四方体晶片的六个发热面在一定程度上均得到有效散热，散热路径多且面积大。

4.根据权利要求2所述的多芯片集成封装的LED面光源，其特征在于：高导热基板可为金属基板，陶瓷基板或石墨基板。

5.根据权利要求1所述的多芯片集成封装的LED面光源，其特征在于：光转换荧光晶片为掺杂YAG晶片。

6.根据权利要求1所述的多芯片集成封装的LED面光源，其特征在于：硅胶与荧光晶片间的密闭空腔可为惰性气体或空气。

7.根据权利要求1所述的新型LED矿灯，其特征在于照明部分的光学设计为特定透镜和反光碗组合完成。

8.根据权利要求1所述的新型LED矿灯，其特征在于：电源为轻巧安全的固体锂电池或胶体电池。

9.根据权利要求1所述的新型LED矿灯，其特征在于：灯体上设置有充电插孔和卡扣。

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