CN106764577B - 一种潜水灯 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种潜水灯，包括：灯身，所述灯身内设置有电源组件；头盖，其连接在所述灯身的一端，所述头盖内设置有发光组件，所述发光组件与所述电源组件电连接；后盖，其可拆卸的连接在所述灯身的另一端，所述后盖内设置有USB充电座，所述USB充电座与所述电源组件电连接；本发明的有益效果为：能利用USB进行充电，使潜水灯在充电时非常方便实用。

Description

一种潜水灯
技术领域
本发明属于特种照明灯具技术领域，涉及一种潜水灯。
背景技术
潜水灯是一种在潜水时使用的特种灯具，由于潜水员无法在水下黑暗的环境中视物，所以需要潜水灯进行照明。
一般潜水实用的潜水灯，质量重，使用时不方便携带，操作人员的负担较大，承受水的浮力较大，不能轻松的带其下潜进行水下作业，且潜水灯产生的热量不容易散发，直接影响潜水灯的使用寿命。
为了克服上述的缺陷，目前有一种申请号为201610032261.0的专利文件，公开了一种潜水灯，包括壳体和手柄，手柄设置在壳体上；壳体包括外壳、内壳、顶盖和底盖，外壳的直径大于内壳的直径，外壳和内壳的高度相等，外壳与内壳套装在一起，顶盖同时卡扣在外壳和内壳的顶部，透明底盖同时卡扣在外壳和内壳的底端，外壳、内壳、顶盖和底盖之间形成空腔；手柄内设置有电池盒。本发明通过改进潜水灯的外壳结构及各个部件之间的位置和连接，使得潜水灯在水中作业时，能够避免水流的冲击，减轻作业人员的负担，且潜水灯外壳为中空状，水流可以从中间穿过，同时带走灯体产生的热量，操作人员既可以握持手柄进行水下作业，又可以将其固定在某个位置进行水下作业，使用更加方便。
由于水下情况比较复杂，每次下水前都需要对潜水灯进行充电，而在水面上携带的专门的充电设配又比较麻烦，又因为现有的潜水灯无法利用USB进行充电，导致目前的潜水灯在充电时非常不方便，不够实用，具有一定的改进空间。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种潜水灯。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种潜水灯，包括：
灯身，所述灯身内设置有电源组件；
头盖，其连接在所述灯身的一端，所述头盖内设置有发光组件，所述发光组件与所述电源组件电连接；
后盖，其可拆卸的连接在所述灯身的另一端，所述后盖内设置有USB充电座，所述USB充电座与所述电源组件电连接。
在上述的一种潜水灯中，所述USB充电座包括座体、USB接头以及充电PCB板，所述USB接头位于所述座体内且所述USB接头的一端朝向所述座体另一端与所述充电PCB板连接。
在上述的一种潜水灯中，所述发光组件为LED灯、透镜以及固定座，所述LED灯连接在所述固定座上，所述透镜设置在所述LED灯上。
在上述的一种潜水灯中，所述头盖上连接有顶圈，所述顶圈内设置有驱动PCB板以及散热片，所述驱动PCB板与所述电源组件以及所述LED灯电连接，所述散热片的两端分别与所述驱动PCB板以及所述固定座连接。
在上述的一种潜水灯中，所述固定座为帽状结构，所述散热片的一侧延伸有导热凸块，所述导热凸块穿设在所述固定座内。
在上述的一种潜水灯中，所述顶圈的端部连接有开关顶座，所述开关顶座上设置有与所述驱动PCB板电连接的开关。
在上述的一种潜水灯中，所述灯身上开设有用于增加摩擦力的滚花。
在上述的一种潜水灯中，所述散热片由尼龙复合材料制成，所述尼龙复合材料主要由以下重量份数成分组成：PA6：50份，PA66：20-30份，BM：40-50份，AlN：20-30份，抗氧剂：0.5-1份。
尼龙复合材料的耐酸碱、盐雾腐蚀性能强，在海洋、沙漠、井下等腐蚀性强的环境中，能有效地避免金属材料由于盐雾、湿度等恶劣环境所造成的氧化、腐蚀和锈蚀的缺点。因此，尼龙复合材料更适合用于制备本发明的潜水灯中的散热片。
其次，本发明的填料均为铝的氧化物和氮化物，因此，本发明实质是一种塑包铝结构，既可以充分发挥铝传导热量速度快的特性，又可以充分发挥散热片热对流辐射能力的特性，散热效果比单独使用铝制散热片或塑料散热片更为有效。
另外，尼龙复合材料的密度低，制备散热片可以减轻散热片的重量，从而可以减轻作业人员的在水中作业时的负担。
在上述的一种潜水灯中，所述PA6的数均分子量为10000-12000，MFR为40-45g/10min。本发明熔体质量流动速率MFR(235℃，0.325kg)和数均分子量范围内的PA6具有较高的流动性，可以提高导热填料BM和AlN的填充量，且能有效促进BM和AlN的分散，从而有利于导热网链的形成，促进复合材料导热系数的提高，以及确保复合材料较好的加工性能及力学综合性能。
在上述的一种潜水灯中，所述BM由片径为1-5μm的片状BM和片径为10-15μm的片状BM按质量比为1：(0.5-1)混合而成。BM(勃姆石，又称软水铝石)的分子式为γ-AlOOH(水合氧化铝)，为细小白色晶体，结晶完整，晶粒细小，吸油性低，热稳定性高，热导率高，是一种新型的填料。填充本发明的尼龙复合材料，可以改善复合材料的阻燃性、导热性、力学性能、耐热性和热稳定性，同时，复合材料还具有较好的可加工性。
在上述的一种潜水灯中，所述AlN为球状，粒径为5-10μm。
固体内部的导热载体分为三种：电子、光子及声子，而本发明的尼龙复合材料为声子起主要热传导作用，复合材料的导热性能取决于复合材料基体和导热填料的协同作用。
复合材料的热导率与导热填料的添加量、粒径和形貌等因素有关。关于添加量方面，随填料含量的增加，复合材料的导热系数呈慢-快-慢的增长形式。当填料含量较低时，因基体中的填料主要以孤立的形式存在，彼此之间接触概率较小，此时共混体系中尼龙基体与填料形成一种类似“海-岛”结构，对复合材料导热系数提升贡献有限，表现出导热系数增长缓慢；随着填料含量的增加，填料与填料间的“树脂膜”厚度变薄，一旦填料含量达到逾渗阀值以上时，填料与填料之间相互接触，从而形成导热网链，复合材料导热系数得到显著提升，表现出导热系数增长较快；导热网链形成后继续增加填料含量，所形成的填料聚集体对复合材料导热系数提升的贡献下降，虽然复合材料的导热系数仍呈上升趋势，但导热系数增长率下降，且影响复合材料的加工性能。
关于粒径方面：添加量相同时，小粒径与大粒径导热粒子混合填充可以形成比较紧密的堆积，有利于形成更有效的导热网络。
关于形貌方面：不同形貌的填料复配使用可以有效构建导热通路，提高复合材料热扩散系数。而当导热填料的含量在某一范围内时，片状BM的导热系数是球状BM的导热系数的2倍以上。
因此，本发明选择片状的BM和球状的AlN复配，且片状的BM由大小片径的BM混合而成，球状AlN的粒径介于两种片径范围之间，球状AlN、片状BM之间可穿梭堆积，形成更密实、更有效的导电网络。
在上述的一种潜水灯中，所述BM、AlN经过硅烷偶联剂改性处理，硅烷偶联剂的用量为BM、AlN重量份数的0.5-2％。
本发明声子是复合材料热量的主要传导形式，因此，本发明添加偶联剂后，优选硅烷偶联剂，A1N表面的羟基等极性基团与偶联剂中的硅醇相互作用以及偶联剂中氨基可以很好地和尼龙基体中的酰胺键发生相互作用，可以明显改善导热填料BM、AlN和基体的界面相互作用，在填料和基体之间形成很好的桥梁作用。一方面减少了界面热阻，另一方面也减少了声子在界面处的散射，形成很好的导热网链结构，导热性能得到很大程度的提高。但如果偶联剂过量，包裹填料表面后过量的偶联剂就会进入到基体中，在熔融加工过程中影响尼龙基体的分子排列和结晶情况，让界面处附着更多的偶联剂小分子，导致界面热阻增大，影响导热性能，所以偶联剂的用量是需要严格控制的。
为了获得更好的效果，本发明选择先采用偶联剂对导热填料进行改性处理后，再将改性处理后的导热填料填充至尼龙基体中，可以有效避免由于偶联剂过量造成的不利影响。具体的，本发明先将导热填料加入到高混机中，温度设置为100℃，将导热填料质量0.5-2％的硅烷偶联剂用水醇混合物分别配成0.5％-1％浓度的稀溶液，并加入醋酸作水解催化剂。将稀溶液分多次喷洒到导热填料上，优选3-5次，并加热混合10-30min。将处理后的导热填料于80℃烘干，得硅烷偶联剂改性填料。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、能利用USB进行充电，使潜水灯在充电时非常方便实用。
2、头盖与顶圈的结构合理，通过头盖下端的顶圈将驱动PCB板以及散热片整合在一起，并连接到上方的LED灯上，使得潜水灯更加实用可靠，不易损坏。
3、散热片提高了散热效率，避免了潜水灯因内部热量积聚过多而损坏，进一步提高了潜水灯工作时的可靠性。
4、本发明散热片由尼龙复合材料制成，且本发明的尼龙复合材料是一种塑包铝结构，既可以充分发挥铝传导热量速度快的特性，又可以充分发挥散热片热对流辐射能力的特性，散热效果比单独使用铝制散热片或塑料散热片更为有效。
5、本发明尼龙复合材料制成的散热片耐酸碱、盐雾腐蚀性能强，适用于水下环境的潜水灯中，且由于尼龙复合材料的密度低，还可以减轻作业人员的在水中作业时的负担。
6、本发明导热填料选择片状的BM和球状的AlN复配，且片状的BM由大小片径的BM混合而成，球状AlN的粒径介于两种片径范围之间，球状AlN、片状BM之间可穿梭堆积，形成更密实、更有效的导电网络。
附图说明
图1为本发明的潜水灯的爆炸图；
图2为本发明的USB充电座的结构示意图；
图3为本发明的潜水灯的示意图。
图中，100、灯身；110、滚花；200、头盖；210、LED灯；220、透镜；230、固定座；240、顶圈；250、驱动PCB；260、散热片；261、导热凸块；270、开关顶座；280、开关；300、后盖；310、USB充电座；311、座体；312、USB接头；313、充电PCB板。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，并结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1、图2、图3所示，一种潜水灯，包括：灯身100、头盖200与后盖300，三者同轴设置。其中，灯身100是圆管状结构，大小正好与使用者的手掌适配，便于握持，所述灯身100内设置有电源组件(图中未显示)，电源组件可以为蓄电池，也可以为干电池，只要能够起到储存电力，并能够根据需要输出即可。
头盖200连接在所述灯身100的上端，所述头盖200内设置有发光组件，发光组件能够发光，所述发光组件与所述电源组件电连接。
后盖300，其可拆卸的连接在所述灯身100的下端，所述后盖300内设置有USB充电座310，所述USB充电座310与所述电源组件电连接，此处值得指出的是，USB充电座310其实是固定在电源组件上的，当需要充电时，则可以拆下后盖300，然后接上USB线，从而进行充电。
如图1、图2所示，在上述实施方式的基础上，所述USB充电座310包括座体311、USB接头312以及充电PCB板313，座体311是一个固定件，类似于一个圆盖，USB接头312是一个与USB线适配的插口，充电PCB板313是一块电路板，上面印刷有相应的电路，能够将USB接头312输入的电力传输到电源组件内。
所述USB接头312位于所述座体311内且所述USB接头312的一端朝向所述座体311另一端与所述充电PCB板313连接，简单来说，就是在座体311上开设有一个正对着USB接头312的方孔，USB线穿过方孔插接在USB接头312上，通过充电PCB板313的作用，将电力输送给电源组件。
如图1所示，在上述实施方式的基础上，所述发光组件为LED灯210、透镜220以及固定座230，LED灯210又称为发光二极管，是一种应用很广泛的照明元件，所述LED灯210连接在所述固定座230上，所述透镜220设置在所述LED灯210上，当LED灯210发光时，光线通过透镜220发散出去，最终投射在外界。
如图1所示，在上述实施方式的基础上，所述头盖200上连接有顶圈240，所述顶圈240具有一定的高度，其内设置有驱动PCB250板以及散热片260，驱动PCB250板是一块印刻有相应电路的电路板，主要用以驱动LED灯210发光，散热片260能够将热量迅速散发出去。
所述驱动PCB250板与所述电源组件以及所述LED灯210电连接，所述散热片260的两端分别与所述驱动PCB250板以及所述固定座230连接。
简单来说，这种结构非常合理，通过头盖200下端的顶圈240将驱动PCB250板以及散热片260整合在一起，并连接到上方的LED灯210上，使得潜水灯更加实用可靠，不易损坏。
如图1所示，在上述实施方式的基础上，所述固定座230为帽状结构，所述散热片260的一侧延伸有导热凸块261，所述导热凸块261穿设在所述固定座230内，简单来说，固定座230像一顶帽子一样盖在导热凸块261上，并且导热凸块261的正上方就是LED灯210，这样大大提高了散热效率，避免了潜水灯因内部热量积聚过多而损坏，进一步提高了潜水灯工作时的可靠性。
如图1、图3所示，在上述实施方式的基础上，所述顶圈240的端部连接有开关顶座270，所述开关顶座270上设置有与所述驱动PCB250板电连接的开关280，打开开关280后，驱动PCB250板内的相应电路导通，从而启动LED灯210。
从整体结构上而言，潜水灯包括从头到尾依次连接的头盖200、顶圈240、开关顶座270、灯身100以及后盖300，内部则是透镜220、LED灯210、固定座230、散热片260、驱动PCB250板、电源组件以及USB充电座310依次连接。
如图1、图3所示，在上述实施方式的基础上，所述灯身100上开设有用于增加摩擦力的滚花110，使潜水员能够在水下牢牢的抓住潜水灯。
优选的，散热片260由尼龙复合材料制成，尼龙复合材料由以下重量份数成分组成：PA6：50份，PA66：20-30份，BM：40-50份，AlN：20-30份，抗氧剂：0.5-1份。
以下是本发明散热片260的具体实施例，对本发明散热片的技术方案作进一步的描述，但本发明的散热片并不限于这些实施例。
表1：本发明实施例1-5的散热片的组成成分及其重量份数
实施例1：
按表1实施例1的组成成分及其重量份数称取原料，原料中PA6的数均分子量为10000，MFR为40g/10min，BM由片径为1μm的片状BM和片径为10μm的片状BM按质量比为1：0.5混合而成，AlN为粒径为5μm球状颗粒。
先将原料中的BM和AlN导热填料加入到高混机中，温度设置为100℃，将导热填料质量0.5％的硅烷偶联剂用水醇混合物分别配成0.5％浓度的稀溶液，并加入醋酸作水解催化剂。将稀溶液分4次喷洒到导热填料上，并加热混合10min。将处理后的导热填料于80℃烘干，得硅烷偶联剂改性填料。
再将改性后的填料与PA6、PA66、抗氧剂在高速混料机中混合均匀得到混合物，混合物再经双螺杆挤出机挤出造粒得到粒料，粒料经注塑机注塑得到散热片。
实施例2：
按表1实施例2的组成成分及其重量份数称取原料，原料中PA6的数均分子量为10000，MFR为42g/10min，BM由片径为2μm的片状BM和片径为12μm的片状BM按质量比为1：0.6混合而成，AlN为粒径为6μm球状颗粒。
先将原料中的BM和AlN导热填料加入到高混机中，温度设置为100℃，将导热填料质量0.75％的硅烷偶联剂用水醇混合物分别配成0.6％浓度的稀溶液，并加入醋酸作水解催化剂。将稀溶液分3次喷洒到导热填料上，并加热混合15min。将处理后的导热填料于80℃烘干，得硅烷偶联剂改性填料。
再将改性后的填料与PA6、PA66、抗氧剂在高速混料机中混合均匀得到混合物，混合物再经双螺杆挤出机挤出造粒得到粒料，粒料经注塑机注塑得到散热片。
实施例3：
按表1实施例3的组成成分及其重量份数称取原料，原料中PA6的数均分子量为11000，MFR为42g/10min，BM由片径为3μm的片状BM和片径为12μm的片状BM按质量比为1：1混合而成，AlN为粒径为7μm球状颗粒。
先将原料中的BM和AlN导热填料加入到高混机中，温度设置为100℃，将导热填料质量1％的硅烷偶联剂用水醇混合物分别配成0.75％浓度的稀溶液，并加入醋酸作水解催化剂。将稀溶液分3次喷洒到导热填料上，并加热混合20min。将处理后的导热填料于80℃烘干，得硅烷偶联剂改性填料。
再将改性后的填料与PA6、PA66、抗氧剂在高速混料机中混合均匀得到混合物，混合物再经双螺杆挤出机挤出造粒得到粒料，粒料经注塑机注塑得到散热片。
实施例4：
按表1实施例4的组成成分及其重量份数称取原料，原料中PA6的数均分子量为11000，MFR为43g/10min，BM由片径为4μm的片状BM和片径为13μm的片状BM按质量比为1：0.8混合而成，AlN为粒径为8μm球状颗粒。
先将原料中的BM和AlN导热填料加入到高混机中，温度设置为100℃，将导热填料质量1.5％的硅烷偶联剂用水醇混合物分别配成0.8％浓度的稀溶液，并加入醋酸作水解催化剂。将稀溶液分4次喷洒到导热填料上，并加热混合25min。将处理后的导热填料于80℃烘干，得硅烷偶联剂改性填料。
再将改性后的填料与PA6、PA66、抗氧剂在高速混料机中混合均匀得到混合物，混合物再经双螺杆挤出机挤出造粒得到粒料，粒料经注塑机注塑得到散热片。
实施例5：
按表1实施例5的组成成分及其重量份数称取原料，原料中PA6的数均分子量为12000，MFR为45g/10min，BM由片径为5μm的片状BM和片径为15μm的片状BM按质量比为1：1混合而成，AlN为粒径为10μm球状颗粒。
先将原料中的BM和AlN导热填料加入到高混机中，温度设置为100℃，将导热填料质量2％的硅烷偶联剂用水醇混合物分别配成1％浓度的稀溶液，并加入醋酸作水解催化剂。将稀溶液分5次喷洒到导热填料上，并加热混合30min。将处理后的导热填料于80℃烘干，得硅烷偶联剂改性填料。
再将改性后的填料与PA6、PA66、抗氧剂在高速混料机中混合均匀得到混合物，混合物再经双螺杆挤出机挤出造粒得到粒料，粒料经注塑机注塑得到散热片。
将上述实施例1-5制得的散热片进行性能测试，测试结果如表2所示。
表2：
对比例1：
对比例1与实施例3的区别仅在于，对比例1的PA6的数均分子量＜10000。
对比例2：
对比例2与实施例3的区别仅在于，对比例2的PA6的数均分子量＞12000。
对比例3：
对比例3与实施例3的区别仅在于，对比例3的PA6的MFR为35g/10min。
对比例4：
对比例4与实施例3的区别仅在于，对比例4的PA6的MFR为50g/10min。
对比例5：
对比例5与实施例3的区别仅在于，对比例5的AlN为片状，片径为5-10μm。
对比例6：
对比例6与实施例3的区别仅在于，对比例6的BM由粒径为1-5μm的BM和10-15μm的球状BM按质量比为1：1混合而成。
对比例7：
对比例7与实施例3的区别仅在于，对比例7的BM的片径为1-5μm。
对比例8：
对比例8与实施例3的区别仅在于，对比例8的填料没有进行改性，偶联剂与原料一同共混。
将上述对比例1-8制得的散热片进行性能测试，测试结果如表3所示。
表3：
从表2和表3可知，本发明制备的散热片具有较好的导热性和力学性能。而且，从对比例1-4可知，PA6的流动性影响着导热填料的分布，从而间接影响了散热片的力学性能，尤其是导热系数。从对比例5-7可知，片层的导热填料填充性能较好，混合形貌、粒径的导热填料填充性能较好。
鉴于本发明方案实施例众多，各实施例实验数据庞大众多，不适合于此处逐一列举说明，但是各实施例所需要验证的内容和得到的最终结论均接近，得到的散热片综合质量较好，拉伸强度均在70-80MPa，弯曲强度均在100-120MPa，23℃缺口冲击强度在8-10KJ/m2，导热系数在1-1.5W/(m·K)。故而此处不对各个实施例的验证内容进行逐一说明，仅以实施例1-5作为代表说明本发明申请优异之处。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims (6)

1.一种潜水灯，包括：
灯身，所述灯身内设置有电源组件；
头盖，其连接在所述灯身的一端，所述头盖内设置有发光组件，所述发光组件与所述电源组件电连接；
后盖，其可拆卸的连接在所述灯身的另一端，所述后盖内设置有USB充电座，所述USB充电座与所述电源组件电连接；
所述发光组件为LED灯、透镜以及固定座，所述LED灯连接在所述固定座上，所述透镜设置在所述LED灯上；
所述头盖上连接有顶圈，所述顶圈内设置有驱动PCB板以及散热片，所述驱动PCB板与所述电源组件以及所述LED灯电连接，所述散热片的两端分别与所述驱动PCB板以及所述固定座连接；
所述散热片由尼龙复合材料制成，所述尼龙复合材料由以下重量份数成分组成：PA6：50份，PA66：20-30份，BM：40-50份，AlN：20-30份，抗氧剂：0.5-1份；
所述BM由片径为1-5μm的片状BM和片径为10-15μm的片状BM按质量比为1：（0.5-1）混合而成；
所述AlN为球状，粒径为5-10μm。
2.根据权利要求1所述的一种潜水灯，其特征在于，所述USB充电座包括座体、USB接头以及充电PCB板，所述USB接头位于所述座体内且所述USB接头的一端朝向所述座体另一端与所述充电PCB板连接。
3.根据权利要求1所述的一种潜水灯，其特征在于，所述固定座为帽状结构，所述散热片的一侧延伸有导热凸块，所述导热凸块穿设在所述固定座内。
4.根据权利要求1所述的一种潜水灯，其特征在于，所述顶圈的端部连接有开关顶座，所述开关顶座上设置有与所述驱动PCB板电连接的开关。
5.根据权利要求1所述的一种潜水灯，其特征在于，所述灯身上开设有用于增加摩擦力的滚花。
6.根据权利要求1所述的一种潜水灯，其特征在于，所述PA6的数均分子量为10000-12000，MFR为40-45g/10min。
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