CN106224833B - 深海led照明灯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种深海LED照明灯，以LED作为水下照明的光源。其中灯的主体采用球形外壳，增强了抗压能力；灯头部分设计成一种压力补偿的方式来提高透明镜片在深海中的耐压性；灯前部的密封腔内填充相变材料提高了LED基板的散热能力；LED灯的驱动电路部分采用曲面电路板设计，紧贴在灯壳内壁，将电路产生的热量直接传送到灯壳和外部环境中，增强了LED照明灯的整体散热效果；LED灯几个组成部分的结合面都设计有多级密封，增强了该LED灯在深海中的密封效果。本发明主要应用于深海照明领域，采用球形灯壳、LED光源、压力补偿结构设计和曲面电路板结构，减少了水下装置的能量损耗，增强了深海LED照明的抗压能力和散热效果，对设备的寿命有了明显的提高。

Description

深海LED照明灯
技术领域
本发明涉及一种LED照明灯，特别是涉及一种环境耐压照明灯，应用于深海研究探索的照明技术领域。
背景技术
海下的研究探索一直是各国进行科学研究的重点，深海载人潜水器正是人类探索深海奥秘的重要工具。而在深海中，几乎是看不到任何自然光线的，因此水下照明光源便成为海底调查器械不可缺少的装置。较早研发的水下照明光源为金属卤素灯具，特别是金属卤素水银灯，金属卤素灯的工作特点是不能立即点亮，大约需要5分钟时间升温以达到全亮度输出。供电中断后，重新启前需要5－20分钟时间来冷却灯泡。金属卤素灯对电源电压的波动敏感，电源电压在额定值上下变化大于10%时就会造成光色的变化，而且不同的工作位置也会影响光线的颜色和灯的寿命。随着近些年LED照明的发展，特别是大功率LED灯的研究，深海LED照明灯得到了一定的发展。LED灯作为一种新型的光源，其绿色环保、寿命长、体积小、耗电量低、高亮度、低热量等优点使其在潜水器的深水照明方面得到了广泛的应用。
现有专利技术中，公开号为CN1987195A的专利采用散热块与壳体紧密结合，使LED芯片的散热通道流畅，壳体的制备材料为高强度钢，可以承受最大6000米的海水压力；公开号为CN201232992Y的专利采用发光元件是发光二极管；公开号为CN 201251159Y的专利设计的灯体外壳和散热柱两者之间有散热紧固胶填充，该散热柱是由高热导率材料组成；公开号为CN204313184U的专利采用内置电池的配合远程遥控设备，实现深水灯管的变化，而且更加安全可靠。从国内已有的深海照明技术来看，目前基本处于初级阶段，其中采用LED作为发光光源的技术还比较少，而且在抗压和散热结构的设计上还存在一些不足。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种深海LED照明灯，其主体采用球形外壳，增强了抗压能力；灯头部分设计成一种压力补偿的方式来提高透明镜片在深海中的耐压性；灯前部的密封腔内填充相变材料提高了LED基板的散热能力；LED灯的驱动电路部分采用曲面电路板设计，紧贴在灯壳内壁，将电路产生的热量直接传送到灯壳和外部环境中，增强了LED照明灯的整体散热效果。本发明结构简单，制造成本低，散热效率高，抗压性能好且实用。
上述发明创造目的，采用下述技术方案：
一种深海LED照明灯，由灯头部、灯前部、灯中部、灯后部和水密接插件部分组成；
灯前部的外壳部分和灯后部的灯壳部分皆为半球形，灯前部的外壳部分作为前灯壳，灯后部的灯壳部分作为后灯壳，前灯壳和后灯壳密封连接在一起形成球形的照明灯球形外壳，前灯壳和后灯壳内部形成主要由前部密封腔和后部驱动器组件腔组成的内部腔室，前部密封腔主要位于灯前部的前部，后部驱动器组件腔的一部分主要位于灯前部的后部，后部驱动器组件腔另一部分主要位于灯后部的前部，在后部驱动器组件腔中安装驱动电路部分和电源组件，作为灯中部；
灯前部的前端形成筒形前缘形式的环状凸台，环状的凸台内腔中形成由不同半径圆柱形空间组成的凹槽的阶梯状空腔，凸台的尾部与前灯壳一体连接，在凸台的尾部内的第一阶段内腔中装有聚光组件和一系列LED发光组件，LED发光组件的基板安装在环状凸台内的凹槽底部，聚光组件安装在相邻的LED发光组件之间，聚光组件的背面与LED发光组件的基板前表面接触，在凸台中部内的第二阶段内腔中装有透明镜片，在透明镜片和聚光组件正面之间设有弹簧进行柔性连接，弹簧的两端分别与透明镜片和聚光组件正面压力接触，对LED发光组件、聚光组件和透明镜片之间的相对位置进行固定，形成灯头部分的压力补偿结构，在凸台的最前端密封安装端盖，朝向透明镜片的端盖部分为透明部分，形成出光部分；
在灯前部，在前部密封腔中部开有管状的通孔，通孔的两端分别与后部驱动器组件腔和灯前部凹槽底部连通，在通孔中设置LED发光组件的基板与驱动器组件电连接的导线和信号连接信号线，在通孔的外围的后部驱动器组件腔内填充相变材料，使前部密封腔的壁面、相变材料和前灯壳一起，形成LED发光组件的基板和前灯壳外部的海水环境介质之间的热桥结构；
在灯后部的尾端安装水密接插件部分，在后灯壳尾端设有安装孔，与水密接插件部分前端的水密接插件连接部进行密封配合，使前灯壳和后灯壳内部腔室形成密封腔室。
作为本发明优选的技术方案，在灯中部，前灯壳和后灯壳连接形成的连续的外壳内表面形成灯中部的内壁面，驱动电路部分的电路板呈弧形曲面，使驱动电路部分的电路板紧贴安装在灯中部内壁上，使灯中部的内壁面形成驱动电路部分的电路板和LED照明灯整体外壳外部的海水环境介质之间的热桥结构。
上述电源组件的散热部分的热端面也优选紧密贴合在灯中部内壁上，使灯中部的内壁面形成电源组件的散热部分的热端面和LED照明灯整体外壳外部的海水环境介质之间的热桥结构。
上述前灯壳和后灯壳优选通过至少3个螺栓连接紧固和密封圈密封进行密封连接。
上述前灯壳和上述后灯壳的连接界面优选由第一中部密封圈和第二中部密封圈组成密封结构。
上述前灯壳和上述后灯壳优选通过螺纹配合连接紧固和密封圈密封进行密封连接。
上述透明镜片与上述凸台之间环形接触界面之间优选通过由第一前部密封圈、第二前部密封圈、第三前部密封圈组成的密封机构进行密封安装。
在上述通孔的外围的后部驱动器组件腔的后壁上优选设有穿孔，穿孔使前部密封腔和后部驱动器组件腔连通，优选采用可装卸的螺钉对穿孔进行密封，螺钉能与穿孔的内螺纹进行配合组装。
优选采用第一后部密封圈和第二后部密封圈组成水密接插件连接部和后灯壳连接界面上的密封结构。
上述后灯壳尾端的安装孔和水密接插件部分前端的水密接插件连接部优选形成螺纹连接结构，端盖和凸台的连接部也优选形成螺纹连接结构。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1. 本发明深海LED照明灯的灯壳部分外表面百分之九十以上的面积是球面，这样在相同的材料下，其抗压性能要比圆筒形以及其他形状的灯壳高；
2. 本发明的灯头部分采用的是一种压力补偿的结构，在透明镜片和上灯壳前部凸台的接触面上都装有密封圈，透明镜片和LED发光元件之间装有弹簧，使其组成一种柔性连接，当外界压力增大时透明镜片会在弹簧和密封圈的作用下发生微小的移动，从而缓解外界的压力变化，增强了透明镜片的抗压性能。
3. 本发明的灯前部设计有密封腔，该密封腔的上表面和LED发光元件的基板接触，下表面上开有螺孔，密封腔中填充相变材料，这样可以使LED发光元件产生的热量通过相变材料的作用更好的传递到灯壳，进而更好的和周围的海水产生热交换，增强了LED芯片的散热能力；
4. 本发明的的驱动电路部分采用的是曲面金属印刷电路板，使其可以紧贴在灯壳的内部安装，增大了驱动电路和灯壳的接触面积，这样增强了电路板和灯壳的热交换能力，可以使驱动电路部分产生的热量更快的传导到灯壳上，进而传到海水中。
附图说明
图1为本发明实施例一深海LED照明灯的结构示意图。
图2为本发明实施例一的灯头部结构示意图。
图3为本发明实施例一的灯前部结构示意图。
图4为本发明实施例一的驱动电路部分结构示意图。
图5为本发明实施例一的灯后部结构示意图。
图6为本发明实施例一的灯尾部结构示意图。
图7为本发明实施例一的上灯壳的全剖示意图。
具体实施方式
本发明的优选实施例详述如下：
实施例一：
在本实施例中，参见图1～7，一种深海LED照明灯，由灯头部 1、灯前部2、灯中部3、灯后部4和水密接插件部分5组成；灯前部2的外壳部分和灯后部4的灯壳部分皆为半球形，灯前部2的外壳部分作为前灯壳21，灯后部4的灯壳部分作为后灯壳43，前灯壳21和后灯壳43密封连接在一起形成球形的照明灯球形外壳，前灯壳21和后灯壳43内部形成主要由前部密封腔63和后部驱动器组件腔组成的内部腔室，前部密封腔63主要位于灯前部2的前部，后部驱动器组件腔的一部分主要位于灯前部2的后部，后部驱动器组件腔另一部分主要位于灯后部4的前部，在后部驱动器组件腔中安装驱动电路部分31和电源组件，作为灯中部3；灯前部2的前端形成筒形前缘形式的环状凸台61，环状的凸台61内腔中形成由不同半径圆柱形空间组成的凹槽62的阶梯状空腔，凸台61的尾部与前灯壳21一体连接，在凸台61的尾部内的第一阶段内腔中装有聚光组件18和一系列LED发光组件17，LED发光组件17的基板安装在环状凸台61内的凹槽62底部，聚光组件18安装在相邻的LED发光组件17之间，聚光组件18的背面与LED发光组件17的基板前表面接触，在凸台61中部内的第二阶段内腔中装有透明镜片12，在透明镜片12和聚光组件18正面之间设有弹簧16进行柔性连接，弹簧16的两端分别与透明镜片12和聚光组件18正面压力接触，对LED发光组件17、聚光组件18和透明镜片12之间的相对位置进行固定，形成灯头部分的压力补偿结构，在凸台61的最前端密封安装端盖11，朝向透明镜片12的端盖11部分为透明部分，形成出光部分；在灯前部2，在前部密封腔63中部开有管状的通孔22，通孔22的两端分别与后部驱动器组件腔和灯前部2凹槽62底部连通，在通孔22中设置LED发光组件17的基板与驱动器组件电连接的导线和信号连接信号线，在通孔22的外围的后部驱动器组件腔内填充相变材料23，使前部密封腔63的壁面、相变材料23和前灯壳21一起，形成LED发光组件17的基板和前灯壳21外部的海水环境介质之间的热桥结构；在灯后部4的尾端安装水密接插件部分5，在后灯壳43尾端设有安装孔，与水密接插件部分5前端的水密接插件连接部53进行密封配合，使前灯壳21和后灯壳43内部腔室形成密封腔室。
在本实施例中，参见图1、图3～5，前灯壳21和后灯壳43通过8个螺栓32连接紧固和密封圈密封进行密封连接。前灯壳21和后灯壳43的连接界面由第一中部密封圈41和第二中部密封圈42组成密封结构。
在本实施例中，参见图1～3，透明镜片12与凸台61之间环形接触界面之间通过由第一前部密封圈13、第二前部密封圈14、第三前部密封圈15组成的密封机构进行密封安装。
在本实施例中，参见图1、图3、图4和图7，在通孔22的外围的后部驱动器组件腔的后壁上设有穿孔，穿孔使前部密封腔63和后部驱动器组件腔连通，采用可装卸的螺钉24对穿孔进行密封，螺钉能与穿孔的内螺纹进行配合组装。
在本实施例中，参见图1、图5和图6，第一后部密封圈51和第二后部密封圈52组成水密接插件连接部53和后灯壳43连接界面上的密封结构。
在本实施例中，参见图1～3、图5和图6，后灯壳43尾端的安装孔和水密接插件部分5前端的水密接插件连接部53形成螺纹连接结构，端盖11和凸台61的连接部也形成螺纹连接结构。
在本实施例中，参见图1～7，灯头部的端盖11和灯前部的凸台61是用螺纹连接，灯前部2、灯中部3以及灯后部4是共同由8个螺栓32连接起来的，灯后部4和水密接插件部分5的前端的水密接插件连接部53形成螺纹连接，灯后部4呈半球形，前灯壳21上开有两个环形沟槽，水密接插件部分5上开有两个环形沟槽，环形沟槽中分别装有密封圈，与透明镜片12接触的凸台61和前灯壳21上的三个接触面上开有3个环形沟槽，上述几个装置构件的连接部分都采用多级密封圈进行密封，实现模块化装配连接，便于组装和维护。灯头部分采用的是一种压力补偿的结构，在透明镜片12和前灯壳21前部的凸台61的接触面上都装有密封圈，透明镜片12和LED发光元件17之间装有弹簧16，使其组成一种柔性连接，当外界压力增大时透明镜片12会在弹簧16和密封圈的作用下发生微小的移动，从而缓解外界的压力变化，增强了透明镜片12的抗压性能。灯前部呈半球形，前灯壳21前端部的凸台61中开有阶梯状的凹槽62，前灯壳21内部有前部密封腔63，前部密封腔63中部开有通孔22，通孔22中有导电线路穿过，前部密封腔63下底面开有螺纹孔并装有螺钉24，导热相变材料23通过螺纹孔填充在前部密封腔63中。前部密封腔63的外壁前表面和LED发光元件17的基板接触，前部密封腔63的外壁后表面上开有螺孔，前部密封腔63中填充相变材料，这样可以使LED发光元件17产生的热量通过相变材料23的作用更好的传递到前灯壳21，进而更好的和周围的海水产生热交换，增强了LED芯片的散热能力。本实施例深海LED照明灯的灯壳部分外表面百分之九十以上的面积是球面，这样在相同的材料下，其抗压性能要比圆筒形以及其他形状灯壳高。
在本实施例中，参见图1～7，深海LED照明灯以LED作为水下照明的光源，其中灯的主体采用球形外壳，增强了抗压能力；灯头部分设计成一种压力补偿的方式来提高透明镜片在深海中的耐压性；灯前部2内的前部密封腔63内填充相变材料23提高了LED基板的散热能力； LED灯几个组成部分的结合面都设计有多级密封，增强了该LED灯在深海中的密封效果。本实施例深海LED照明灯主要应用于深海照明领域，采用球形灯壳、LED光源、压力补偿结构设计和曲面电路板结构，减少了水下装置的能量损耗，增强了深海LED照明的抗压能力和散热效果，对设备的寿命有了明显的提高。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，在灯中部3，前灯壳21和后灯壳43连接形成的连续的外壳内表面形成灯中部3的内壁面，驱动电路部分31的电路板呈弧形曲面，使驱动电路部分31的电路板紧贴安装在灯中部3内壁上，使灯中部3的内壁面形成驱动电路部分31的电路板和LED照明灯整体外壳外部的海水环境介质之间的热桥结构。电源组件的散热部分的热端面也紧密贴合在灯中部3内壁上，使灯中部3的内壁面形成电源组件的散热部分的热端面和LED照明灯整体外壳外部的海水环境介质之间的热桥结构。灯中部3的内壁面上装有驱动电路部分31，驱动电路部分31中的电路板采用的是金属印刷电路板，并且呈弧形与前灯壳21和后灯壳43的内壁紧贴，前灯壳21和后灯壳43由螺栓32连接起来。该曲面金属印刷电路板，其紧贴在灯壳的内表面安装，电源组件的散热部分的热端面也紧贴在灯壳的内表面安装，增大了驱动电路和灯壳的接触面积，并增大了电源组件的散热部分和灯壳的接触面积，这样增强了电路板和灯壳的热交换能力，也增强了电源组件和灯壳的热交换能力，可以使驱动电路部分31和电源组件产生的热量更快的传导到灯壳上，进而传到海水中。本实施例的深海LED照明灯的驱动电路部分31和电源组件的散热部分的热端面均采用曲面电路板设计，紧贴在灯壳内壁，将电路产生的热量直接传送到灯壳和外部环境中，增强了LED照明灯的整体散热效果，对设备的寿命有了明显的提高。
实施例三：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，前灯壳21和后灯壳43通过螺纹配合连接紧固和密封圈密封进行密封连接。本实施例前灯壳21和后灯壳43通过螺纹配合连接紧固，便于快速拆装组合，发挥模块化组装的优势，减少装配生产和维护的成本，提高装配生产和维护的效率。
上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明深海LED照明灯的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种深海LED照明灯，由灯头部(1)、灯前部(2)、灯中部(3)、灯后部(4)和水密接插件部分(5)组成，在灯后部(4)的尾端安装所述水密接插件部分(5)，在后灯壳(43)尾端设有安装孔，与所述水密接插件部分(5)前端的水密接插件连接部(53)进行密封配合，使前灯壳(21)和所述后灯壳(43)内部腔室形成密封腔室；其特征在于：
所述灯前部(2)的外壳部分和所述灯后部(4)的灯壳部分皆为半球形，所述灯前部(2)的外壳部分作为前灯壳(21)，所述灯后部(4)的灯壳部分作为后灯壳(43)，所述前灯壳(21)和所述后灯壳(43)密封连接在一起形成球形的照明灯球形外壳，所述前灯壳(21)和所述后灯壳(43)内部形成主要由前部密封腔(63)和后部驱动器组件腔组成的内部腔室，所述前部密封腔(63)主要位于所述灯前部(2)的前部，所述后部驱动器组件腔的一部分主要位于所述灯前部(2)的后部，所述后部驱动器组件腔另一部分主要位于所述灯后部(4)的前部，在所述后部驱动器组件腔中安装驱动电路部分(31)和电源组件，作为灯中部(3)；
所述灯前部(2)的前端形成筒形前缘形式的环状凸台(61)，所述环状的凸台(61)内腔中形成由不同半径圆柱形空间组成的凹槽(62)的阶梯状空腔，所述凸台(61)的尾部与所述前灯壳(21)一体连接，在所述凸台(61)的尾部内的第一阶段内腔中装有聚光组件(18)和一系列LED发光组件(17)，所述LED发光组件(17)的基板安装在所述环状凸台(61)内的凹槽(62)底部，所述聚光组件(18)安装在相邻的LED发光组件(17)之间，所述聚光组件(18)的背面与所述LED发光组件(17)的基板前表面接触，在所述凸台(61)中部内的第二阶段内腔中装有透明镜片(12)，在所述透明镜片(12)和所述聚光组件(18)正面之间设有弹簧(16)进行柔性连接，所述弹簧(16)的两端分别与所述透明镜片(12)和所述聚光组件(18)正面压力接触，对所述LED发光组件(17)、所述聚光组件(18)和所述透明镜片(12)之间的相对位置进行固定，形成灯头部分的压力补偿结构，在凸台(61)的最前端密封安装端盖(11)，朝向所述透明镜片(12)的端盖(11)部分为透明部分，形成出光部分；
在所述灯前部(2)，在所述前部密封腔(63)中部开有管状的通孔(22)，所述通孔(22)的两端分别与所述后部驱动器组件腔和所述灯前部(2)凹槽(62)底部连通，在所述通孔(22)中设置所述LED发光组件(17)的基板与驱动器组件电连接的导线和信号连接信号线，在所述通孔(22)的外围的所述后部驱动器组件腔内填充相变材料(23)，使前部密封腔(63)的壁面、相变材料(23)和所述前灯壳(21)一起，形成所述LED发光组件(17)的基板和所述前灯壳(21)外部的海水环境介质之间的热桥结构。
2.根据权利要求1所述深海LED照明灯，其特征在于：在所述灯中部(3)，所述前灯壳(21)和所述后灯壳(43)连接形成的连续的外壳内表面形成所述灯中部(3)的内壁面，所述驱动电路部分(31)的电路板呈弧形曲面，使所述驱动电路部分(31)的电路板紧贴安装在所述灯中部(3)内壁上，使所述灯中部(3)的内壁面形成所述驱动电路部分(31)的电路板和所述LED照明灯整体外壳外部的海水环境介质之间的热桥结构。
3.根据权利要求2所述深海LED照明灯，其特征在于：所述电源组件的散热部分的热端面也紧密贴合在所述灯中部(3)内壁上，使所述灯中部(3)的内壁面形成所述电源组件的散热部分的热端面和所述LED照明灯整体外壳外部的海水环境介质之间的热桥结构。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述深海LED照明灯，其特征在于：所述前灯壳(21)和所述后灯壳(43)通过至少3个螺栓(32)连接紧固和密封圈密封进行密封连接。
5.根据权利要求4所述深海LED照明灯，其特征在于：所述前灯壳(21)和所述后灯壳(43)的连接界面由第一中部密封圈(41)和第二中部密封圈(42)组成密封结构。
6.根据权利要求1～3中任意一项所述深海LED照明灯，其特征在于：所述前灯壳(21)和所述后灯壳(43)通过螺纹配合连接紧固和密封圈密封进行密封连接。
7.根据权利要求1～3中任意一项所述深海LED照明灯，其特征在于：所述透明镜片(12)与所述凸台(61)之间环形接触界面之间通过由第一前部密封圈(13)、第二前部密封圈(14)、第三前部密封圈(15)组成的密封机构进行密封安装。
8.根据权利要求1～3中任意一项所述深海LED照明灯，其特征在于：在所述通孔(22)的外围的所述后部驱动器组件腔的后壁上设有穿孔，所述穿孔使所述前部密封腔(63)和后部驱动器组件腔连通，采用可装卸的螺钉(24)对穿孔进行密封，所述螺钉能与所述穿孔的内螺纹进行配合组装。
9.根据权利要求1～3中任意一项所述深海LED照明灯，其特征在于：第一后部密封圈(51)和第二后部密封圈(52)组成所述水密接插件连接部(53)和所述后灯壳(43)连接界面上的密封结构。
10.根据权利要求1～3中任意一项所述深海LED照明灯，其特征在于：所述后灯壳(43)尾端的安装孔和所述水密接插件部分(5)前端的水密接插件连接部(53)形成螺纹连接结构，所述端盖(11)和凸台(61)的连接部也形成螺纹连接结构。
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