CN103228984B

CN103228984B - 海事光源

Info

Publication number: CN103228984B
Application number: CN201180043894.7A
Authority: CN
Inventors: L·N·比约恩
Original assignee: Daniamant ApS
Current assignee: Dania Manter Company
Priority date: 2010-07-26
Filing date: 2011-07-25
Publication date: 2016-05-18
Anticipated expiration: 2031-07-25
Also published as: CA2806650A1; CA2806650C; CN105864735A; SG187600A1; EP2598794A2; US9920900B2; EP2598794B1; US20130128600A1; WO2012013618A3; CN103228984A; DK201070340A; DK177414B1; WO2012013618A2

Abstract

海事光源。本发明涉及一种海事光源，包括底壳和附着于其中的盖子。该盖子包括集成透镜部分和按钮部分，其中透镜部分适用于以实质上均匀方式在至少160度的角度上散射来自相关光源的光。按钮部分包括集成的柔性按钮膜片。防水密封体被形成于底壳与盖子之间。

Description

海事光源

技术领域

本发明涉及一种适于用作救生衣或者救生艇应急光源的海事光源。特别是，本发明涉及一种提供如下功能的海上生存源：采用手动接通/断开灯激活的皮带版、采用手动和水接通/断开灯激活的皮带版、采用手动接通/断开灯激活的内置版、采用手动和水接通/断开灯激活的内置版、以及采用手动接通/断开灯激活和外部水灯激活的内置版。

背景技术

在船只和飞行器上保持备用的救生衣和救生艇通常在膨胀使用之前处于紧包状态。优选地，膨胀被自动地进行，尽管它也可以被手动地进行。

在投入使用之前，布置于救生衣或者救生艇上的光源应当通过从长期贮存寿命电池供电被接通。光源可以被手动接通，但是，当救生衣或者救生艇被暴露于水中时，当然希望它被自动地接通。

为了符合国际要求，救生衣或者救生艇的光源应当能够在每分钟50次与70次之间闪光光源至少8小时的时长。典型的开关序列包括光源以0.3秒的时长接通。该接通时长之后是光源被断开的0.7秒时长。在全部8小时内，灯应当能够发出0.75堪德拉的光强。

公知系统的缺点是，灯的光强始终在降低。光强的这种降低主要由降低的电池电压导致，在公知装置中，在8小时内，电池电压可能降低到30％。在例如3V的锂电池的情况下，在8小时的时长内，电池电压可能降低到约2V。最初，电池电压足以驱动光源，以使光源在相对大的幅度内产生超过国际要求（0.75堪德拉）的光强。然而，因为电池电压随着时间推移而降低，所以所产生的光强相应降低，对要求的0.75堪德拉的安全幅度也被减小。

此外，在不实现较高透镜结构的情况下，在约180度、相当于半球上散射光被证明是困难的。然而，在海事应用中，高透镜结构是不利的，因为例如在这种高透镜结构中衣服可能被钩住，有破坏透镜结构的危险。

发明内容

可以看出，本发明实施例的目的是提供一种适于安装或者集成在救生衣和/或者救生艇内的模块化海事光源。

可以看出，本发明实施例的另一个目的是提供一种利用扁平的透镜结构提供改善的光散射性能的海事光源。

可以看出，本发明实施例的又一个目的是提供一种可以提供诸如手动或者自动水激活，内部或者外部水激活等的多种可选功能的海事光源。

可以看出，本发明实施例的又一个目的是提供一种部件数量少、适于大批量生产并且具有柔性设计特征的海事光源。

在第一方面，通过提供海事光源，实现上述目的，该海事光源包括：

－底壳，以及

－盖子，包括透镜部分和按钮部分，其中透镜部分适合以实质上均匀方式在至少180度的角度上散射来自相关光源的光，并且其中按钮部分包括集成的柔性按钮膜片，

其中防水密封体被形成于底壳与盖子之间。

该海事光源可以是组合装置，包括多个部件，诸如外壳单元、光源、电子电路、电池、开关和/或者接触器等，它们组合形成海事光源。该海事光源特别适合救生衣、救生艇或者其他类型的海事救生设备。

在至少180度的角度上散射来自相关光源的光的事实意味着光源以实质上均匀方式至少在半球上散射。

有几个与本发明的海事光源相关的优点。这些优点之一是包含集成透镜和集成按钮两者的盖子。

因此，透镜部分形成盖子的整体部分。优选地，盖子包括第一和第二热塑性聚合物层，第一聚合物层比第二聚合物层实质上更硬。第二聚合物层可以覆盖第一聚合物层的内表面部分的至少一部分。

透镜部分可以形成更硬的第一聚合物层的至少一部分的整体部分，而按钮部分可以形成较软的第二聚合物层的整体部分。

第一聚合物层可以包括开孔，所述开孔实质上被第二聚合物层的至少一部分填充，从而在所述开孔内限定按钮部分。此外，第二聚合物层的至少一部分可以形成密封部件，所述密封部件在底壳与盖子之间形成防水密封体。

第二聚合物层可以包括开孔，所述开孔与第一聚合物层中的透镜部分对齐，以使例如由发光二极管（LED）发射的光可以被透镜部分有效散布。

盖子可以包括一对贯通开孔，并且其中在第二聚合物层中形成一对相关密封部件，以在盖子与排列于位于海事光源内的印刷电路板（PCB）上的一对接触垫之间形成一对防水密封体。

在第二方面，本发明涉及一种包括外壳的海事光源，所述外壳包括盖子，该盖子包括集成光学透镜和集成按钮。优选地，集成光学透镜形成第一聚合物材料的部分。此外，集成按钮优选地形成第二聚合物材料的部分。第一和第二聚合物材料可以具有不同的颜色。第一聚合物材料可以是实质上硬性材料，而第二聚合物材料可以是柔性材料。

根据第一和第二方面两者的海事光源还可以包括LED作为光源，所述LED适合被手动地和被自动地两者激活。

在第三方面，本发明涉及一种救生衣，包括根据第一方面或者第二方面的海事光源。

在最后第四方面，本发明涉及一种救生艇，包括根据第一或者第二方面的海事光源。

附图说明

现在，将参考附图进一步详细解释本发明，其中：

图1示出本发明的各种实施例，

图2示出皮带可安装光源的分解图，

图3示出适合置于发光救生衣内的光源的分解图，

图4示出PCB的功能的方框图，

图5示出PCB的电布局，

图6示出电池附着于其上的PCB，

图7示出皮带版的光源如何被组装，

图8示出内置版的光源如何被组装，

图9示出盖子的集成透镜的截面图，

图10示出LED在没有透镜a）和具有透镜b）的情况下的光分布的比较，

图11示出水激活区的截面图，

图12示出两层构思的盖子，

图13示出底部外壳的不同支承结构，以及

图14示出外部水激活单元。

具体实施方式

尽管本发明可以有各种修改或者替换型式，但是作为例子公开了特定实施例。然而，应当明白，本发明并不打算局限于所公开的特定形式。相反，本发明涵盖了落入所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同、以及变型。

本发明的最一般方面涉及包括两个其间具有防水密封体的壳部分的海事光源。该壳部分之一构成包括透镜部分和按钮部分的盖子。该透镜部分适用于以实质上均匀的方式至少在半球上散射光。按钮部分包括集成的柔性按钮膜片。

本发明的海事光源提供下面的优点：

－具有很少部件的简单产品；

－经过集能设计，成本低、质量高；

－光输出的幅度高；

－对于单独客户的灵活彩色解决方案

根据本发明的海事光源以6个实施例的方式实现，即：

－采用手动和水接通/断开激活的皮带版（图1a）

－采用手动接通/断开激活的皮带版（图1b）

－采用手动接通/断开激活和外部水激活的皮带版

－采用手动和水接通/断开激活的内置版（图1c）

－采用手动接通/断开激活的内置版（图1d）

－采用手动接通/断开激活和外部水激活的内置版（图1e）

通常，根据本发明的海事光源包括下面3个元件：

－包含电池的PCB；

－顶壳部分；

－底壳部分；

任选地，还可以设置外部水激活单元。

现在参考图2，图2示出了采用手动接通/断开激活和外部水激活的皮带版。该皮带版包括顶壳部分1、PCB（包含电池）2、外部水激活单元3、底壳部分4、以及相关皮带扣5。

现在参考图3，图3示出了采用手动接通/断开激活和外部水激活的内置版。该皮带版包括：实质上平坦的壳部分1、PCB（包括电池）2、外部水激活单元3、底壳部分4、以及底壳部分4插入其内的相关安装扣5。在将底壳部分4插入安装扣5内后，安装扣5的折叠翼6，7旋转大约90度，使得凸出物8穿入救生衣材料（未示出）内，而支承件9支承底壳部分4的底表面。

图4示出光源的PCB的原理方框图。该PCB的电路适用于执行下面的功能：

1、连续监视水的存在。

2、连续监视手动接通/断开按钮。

3、使发光二极管（LED）保持恒定光输出，而与电池电压和温度无关。

4、控制闪光的脉冲长度，以保证符合规章并优化电池寿命。

5、如果没有水并且没有手动接通灯，则进入极低功率睡眠状态。

图5示出PCB的下伏电路（没有部件数值）。该电路包括下面的单元：

1、带电流反馈的智能升压器，用于：

－将电池电压转换为适于LED的更高电压。

－引入传感器输入，以检测手动启动/停止和水的存在。

－仍然能够检测手动启动和水的存在的极低功率睡眠模式。

－当灯被断开或者处于睡眠模式并因此而显著降低功率消耗时，用于关闭升压器的闪光开关。

－对控制器的复用输入，该复用输入可以使闪光开关和手动开关共享控制器输入/输出，从而使利用更小的/更廉价的微控制器成为可能。

2、自举电路，甚至在电池寿命结束时电池电压降低的情况下，该自举电路仍允许光源起作用。

该海事光源具有特殊启动模式，即使在寒冷环境下在长睡眠时长之后该光源被接通时，仍可以保证正常工作。在被接通之后，这种启动模式将迫使高于正常电流流入几分钟时间，从而“唤醒”电池，同时保证高于给定最低要求的光输出。

现在参考图6，PCB2本身有3个主要部件－电池3、微控制器和LED。

图6中参考编号为3的电池是救生衣灯的电源。要求的起作用时间是5年。此外，该电池应当能够在从－30°C至65°C的宽温度范围内工作。本发明使用的电池可以是1250mAh的3VLI-Mno2一次锂电池。显然，也可以应用其他类型的电池。该电池具有内部PTC，以确保高水平的短路保护。该电池被直接焊接到PCB。

如前所示，该PCB具有被实施用于控制电路板功能的微控制器。该微控制器处理：

a)系统睡眠模式；

b)监视手动激活；

c)监视内部和外部水激活；

d)在一个产品中手动和水激活；

e)安全按钮功能；

f)控制LED的闪光频率；

g)控制LED电流，用于恒定光输出；

h)控制电池在一年的备用之后唤醒；

i)在使用20小时后，控制救生衣闪光；

j）控制电池测试。

关于a），如果不需要是活动的，则系统以1μA的低备用进入睡眠模式功能。在需要特定功能的情况下，系统准备唤醒。微控制器关闭所有外围设备、关闭LED驱动电路，并且将所有漏电流降低到最小。由于正式的要求，光源需要起作用至少5年的时长。备用方案仅使用40mAh，它小于在5年时长上的电池容量的4％。

关于b），如果检测到手动激活，则系统唤醒并且进行控制，使得该激活有效并开始正常功能。如果手动激活按钮再被按下，则该系统进行控制，使得关闭激活有效，并且准备好备用功能。

关于c），该系统是唯一的，因为它具有既内部又外部的水激活。利用内部和/或者外部水激活垫两者，都可以激活该系统。如果激活被检测到，则该系统醒来，并且进行控制，以使该激活有效，并且启动正常功能。如果从系统去除水，则该系统进行控制，以使消激活有效，并且准备好备用功能。

关于d），该系统是唯一的，因为能够同时水激活和手动激活。如果人激活灯并跳入水中，则该系统检测到存在水。如果灯从水中取出来，则灯停止闪光。此外，当灯处于水中时，人可以决定手动关闭灯，以节省电池。

关于e），如果当人在水中时，人已经关闭灯，如果它仍在水中，则救生衣灯在15分钟之后自动重新亮起。如果人再一次关闭灯，则在存在水时，系统将在15分钟之后再一次重新点亮。为了避免人关闭灯，人失去知觉而没有机会在适当的时间被施救，灯的自动重新点亮被执行。

关于f），微控制器确保LED正确闪光。它使LED接通320ms，并且确保每分钟52次闪光。这样做是为了满足官方要求。

关于g），微控制器利用恒定电流模式控制LED。这样做是为了确保LED在全部温度范围和寿命范围内发出正确光强。该系统确保满足海事和航空要求两者的1堪德拉的最低值。

关于h），当系统从睡眠唤醒时，电池在至多5年的存放后就可能需要训练了。系统在使用的头5分钟以高电流脉冲加载电池，以便训练和改善电池性能。

关于i），如果系统已经闪光了20小时，电池几乎用尽了。然后，该系统进入闪光模式，其中LED以高光强、短闪光每5秒钟闪光一次。这样确保人在48小时之后仍可以在暗处被发现。

关于j），能够控制该系统的功能。如果手动接通/断开按钮保持按下8秒，则该系统进入短暂测试模式。测试模式测试电池和LED的功能，并且对于系统良好，用3个短闪光，将状态报告给用户，或者在检测到错误的情况下，以5个长闪光，将状态报告给用户。

LED确保发射正确的光强量和色彩。LED利用热结构被直接焊接到PCB，以确保LED在高温下的最佳性能。为了处于LED开发的前沿，该系统被准备用于各种类型的LED。

在两个实施例中，可以实现光源的外壳。一个实施例适用于与救生衣集成在一起，而另一个实施例适用于安装在皮带上。两个实施例都包括两个机械部分－外壳盖子和外壳底。两个盖子提供多种功能。利用两部件模制，即，用于产品加强的硬顶模制和用于按钮、水密封和产品色彩变化的软模制来制造两个盖子。

有几个与光源的外壳相关联的优点－主要优点是：

a)卡扣连接组合装置;

b)唯一扁平透镜，用于180度光发射;

c)内部水激活，容易对PCB密封;

d)在盖子密封上实现的手动按钮;

e)用于水密封的热塑弹性体密封、按钮和产品彩色;

f)热塑弹性体激活线。

关于a），两个实施例的盖子与底壳装扣在一起，参考图7和8。在图7（皮带版）中，通过使盖子的凸出物与底壳4的对应凹槽2啮合，盖子1被装扣到底壳4。聚合物密封体3被设置于盖子与底壳之间。在图8（内置版）中，通过使盖子的凸出物与底壳4的对应凹槽2啮合，盖子1被装扣到底壳4。聚合物密封体3被设置于盖子与底壳之间。PCB5也在图8中示出。

光源的组装变得容易并且廉价。在将两部分装扣在一起之前，机械控制机构确保正确的极性和固定。当两部分被装扣在一起时，PCB与透镜的焦点对齐，因此，不需要做进一步调节。热塑性弹性体密封体对卡扣施加反向压力，从而确保正确水密封。

关于b），根据本发明的救生衣灯中的透镜结构是唯一的，因为该透镜已经被与外壳盖子集成。透镜具有非常小的高度，这在海上非常有利。因为透镜尺寸小，任何东西都不可能粘附在透镜上。卡扣确保LED被正确定位于透镜的焦点。通常，LED具有120度的半强度角。透镜确保在180度上几乎线性的光输出。透镜3、LED2以及PCB均示于图9中。

标准LED输出分布示于图11a，而被透镜成形的光输出示于图11b。焦点的位置绝对重要。通过比较图10a和10b，透镜的作用明显，因为在180度的角度上，光强变为实质上恒定。

关于c），现在参考图11，任选地，利用通过盖子的两个小锥形孔5、6，实现内部水激活。离子屏障3被设计在盖子中，用于确保湿气和漏电电流不能激活灯。设计内部水激活，以使水滴不能激活灯；它必须被浸入水中。一旦它已经被浸入水中，水滴附着而激活。这些水滴需要被非常强烈的振动而被去除。该设计确保避免在例如公海（highsea）或者暴雨中闪光。利用热塑性弹性体密封体2保持PCB水激活垫4和盖子之间的水密性。当底壳和盖子被装扣在一起时，在PCB1与热塑性弹性体密封体2之间提供高机械压力。

关于d），优选地，盖子包括集成按钮，在激活时，它激活灯。该按钮被设计和实施为柔性的，以使对按钮顶施加的压力传递到位于PCB上的开关。热塑性弹性体的柔性起弹簧的作用，并且当未对按钮施加压力时，释放该开关。因为热塑性弹性体材料被模制在外壳上，并且具有强粘附作用，而提供了弹簧作用。现在参考图12，皮带版的盖子示于图12a，而图12b示出内置版光源的盖子。图12a和12b的左侧示出盖子的分解图，而图12a和12b的右侧示出成品盖子3。如图12a和12b的左部所示，利用硬性聚合物材料1和柔性聚合物材料2制造盖子。盖子的硬性聚合物部分具有集成透镜部分4，它适用于以均匀方式在近似180度的角度上扩散光。柔性聚合物材料2具有集成按钮5，它适用于装配在硬性聚合物部分的开孔5内。此外，柔性聚合物材料2包括用于光穿过的开孔6和用于水激活灯的一对开孔7。

关于e），热塑性弹性体模制在外壳盖子的整个内侧/表面上。以两部件模制方式制造它。热塑性弹性体如上所述作为按钮工作。任选地，可以对按钮简单雕刻。热塑性弹性体形成防水密封体、提供反向压力、以及对PCB提供水激活孔。

关于f），热塑性弹性体能够使简单防水密封体用作外部水激活盖板。如果该产品浸入水下35cm，则采用在具有热塑性弹性体的一个位置上的在压力下的0.1mm柔性PCB（柔性印刷）提供防水密封体。

已经在两个实施例中实现了根据本发明的海事光源。一个实施例适用于集成到救生衣－另一个实施例适用于安装在皮带上。这两个实施例每个包括两个机械部分，即，外壳盖子和外壳底。这两个底壳共享许多功能。

一般结构的优点如下：

a)对皮带版的卡扣连接；

b)用于内置版的简单锁定版；

c)PCB固定；

d)用于电池的机械保护。

关于a），救生衣灯可以安装在皮带夹上，因此，能够如官方要求所需要的，容易在5年后更换救生衣灯。通过将底壳装扣到皮带夹上提供与皮带连接。音响咔声表示皮带夹和底壳何时正确附着在一起。该皮带夹优选地由POM制成，以获得高柔性和高强度。

关于b），内置夹子具有唯一机械结构。该内置夹子在顶部具有两个唇部，以确保它不通过安装孔落下。每个唇部的后侧分别装备了尖端，用于确保强力固定到该表面。当将夹子组装到救生衣灯上的孔内时，夹子的翼将折叠在一起。此外，底壳固定到插入救生衣的大尖端，并且最终将灯固定到救生衣。底壳上的端接头装扣到夹子内，并且确保稳定固定。

关于c），PCB安装在底壳内。全部四个固定单元使PCB位于托架内。固定单元确保PCB和LED位于正确的透镜焦点。附加支腿使PCB保持在正确位置。

关于d），在外壳的底部，支腿还支承电池，因此，它可以承受从高处突然降低。进入外壳的底部的降低部分有助于进一步固定电池。

现在参考图13a，底壳1包括固定单元2、支腿3、以及降低部分5。此外，底壳包括弯曲的下部分4，用于支承电池。

现在参考图13b，用于皮带版的底壳包括：固定单元1、支腿2、以及降低部分5。此外，底壳包括弯曲的下部分4，用于支承电池。此外，皮带版包括固定卡扣装置3，用于将外壳装扣到皮带夹子。

现在参考图14a，外部水激活盖板适用于散布在救生衣内。细柔性电线1具有高强度，并且承载两个导电感测部分。该电线在其端部2附近被剥皮，并且它们被布置于开放空间内，以防止漏电电流激活救生衣灯。电线1容易被组装到盖板内。小托架使电线固定，并且当靠近盖板时，电线被机械固定。设计该盖板，以使雨水不能激活灯。在盖板的顶部布置两个出气口（图14b中的3）。当盖板被浸入水中时，水覆盖传感器。盖板中的空气通过出气口排出。

Claims

1.一种海事光源，包括：

-底壳，

-盖子，包括透镜部分和按钮部分，其中所述透镜部分适合于以实质上均匀方式在至少180度的角度上散射来自相关光源的光，并且其中所述按钮部分包括集成的柔性按钮膜片，和

在所述底壳与所述盖子之间的防水密封体，

其中所述盖子包括第一热塑性聚合物层和第二热塑性聚合物层，所述第一热塑性聚合物层比所述第二热塑性聚合物层实质上更硬，其中所述第二热塑性聚合物层覆盖所述第一热塑性聚合物层的内表面部分的至少一部分，

其中所述透镜部分形成所述第一热塑性聚合物层的至少一部分的整体部分，以及其中所述按钮部分形成所述第二热塑性聚合物层的整体部分，以及

其中所述第一热塑性聚合物层包括开孔，所述开孔实质上被所述第二热塑性聚合物层的至少一部分填充，从而在所述开孔内限定所述按钮部分。

2.根据权利要求1所述的海事光源，其中所述第二热塑性聚合物层的至少一部分形成密封部件，所述密封部件在所述底壳与所述盖子之间形成所述防水密封体。

3.根据权利要求2所述的海事光源，其中所述第二热塑性聚合物层包括开孔，所述开孔与所述第一热塑性聚合物层中的透镜部分对齐。

4.根据权利要求1所述的海事光源，其中所述盖子包括一对贯通开孔，并且其中在所述第二热塑性聚合物层中形成一对相关密封部件，以在所述盖子与排列于位于所述海事光源内的印刷电路板上的一对相关接触垫之间形成一对防水密封体。

5.根据权利要求1所述的海事光源，还包括LED作为光源，所述LED适合被手动地和被自动地两者激活。

6.一种海事光源，包括外壳，所述外壳包括盖子，该盖子包括集成光学透镜和集成按钮，其中该集成光学透镜形成第一聚合物材料层的部分，其中所述集成按钮形成第二聚合物材料层的部分，其中所述第一聚合物材料层比所述第二聚合物材料层实质上更硬，以及其中所述第一聚合物材料层包括开孔，所述开孔实质上被所述第二聚合物材料层的至少一部分填充，从而在所述开孔内限定所述集成按钮。

7.根据权利要求6所述的海事光源，其中所述第一聚合物材料和第二聚合物材料具有不同的颜色。

8.根据权利要求6所述的海事光源，还包括LED作为光源，所述LED适合被手动地和被自动地两者激活。

9.一种救生衣，包括海事光源，该海事光源包括：

-底壳，

在所述底壳与所述盖子之间的防水密封体，

10.一种救生衣，包括海事光源，该海事光源包括外壳，所述外壳包括盖子，该盖子包括集成光学透镜和集成按钮，其中该集成光学透镜形成第一聚合物材料层的部分，其中所述集成按钮形成第二聚合物材料层的部分，其中所述第一聚合物材料层比所述第二聚合物材料层实质上更硬，以及其中所述第一聚合物材料层包括开孔，所述开孔实质上被所述第二聚合物材料层的至少一部分填充，从而在所述开孔内限定所述集成按钮。

11.一种救生艇，包括海事光源，该海事光源包括：

-底壳，

在所述底壳与所述盖子之间的防水密封体，

12.一种救生艇，包括海事光源，该海事光源包括外壳，所述外壳包括盖子，该盖子包括集成光学透镜和集成按钮，其中该集成光学透镜形成第一聚合物材料层的部分，其中所述集成按钮形成第二聚合物材料层的部分，其中所述第一聚合物材料层比所述第二聚合物材料层实质上更硬，以及其中所述第一聚合物材料层包括开孔，所述开孔实质上被所述第二聚合物材料层的至少一部分填充，从而在所述开孔内限定所述集成按钮。