CN107940273A - 手提灯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种手提灯10，包括：灯头11、灯体12、蓄电池13、控制器14、手柄15及开关16；其中，所述灯头11设置在所述灯体12前端；所述蓄电池13与所述控制器14均设置在所述灯体12内部；所述手柄15设置在所述灯体12上端；所述开关16设置于所述手柄15上端并且靠近灯头位置处。本发明提供的手提灯，散热效果好，结构简单，使用寿命长。

Description

手提灯
技术领域
本发明属于照明领域，具体涉及一种手提灯。
背景技术
手提灯是一种便携式的照明工具，可以在光线不足的情况下，为人们提供足够的光照强度。
目前的手提灯基本都是采用LED芯片作为其发光源，在长时间工作条件下，会产生大量的热量。由于散热措施不当，使得核心部件长期工作在高温环境中，器件老化严重，极大地缩短了手提灯的使用寿命。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种散热效果好、高可靠性的手提灯。该手提灯10包括：灯头11、灯体12、蓄电池13、控制器14、手柄15及开关16；其中，
所述灯头11设置在所述灯体12前端；
所述蓄电池13与所述控制器14均设置在所述灯体12内部；
所述手柄15设置在所述灯体12上端；
所述开关16设置于所述手柄15上端并且靠近灯头位置处。
在本发明的一个实施例中，所述灯体12由塑胶材料制作形成。
在本发明的一个实施例中，所述蓄电池13为铅酸电池或胶体电池。
在本发明的一个实施例中，所述手柄15内侧设置有防滑条纹。
在本发明的一个实施例中，所述开关16为滑动式开关或按钮式开关。
在本发明的一个实施例中，所述灯头11包括：
底座111；
LED灯112，设置在所述底座111上表面中间位置处；
反光杯113，设置在所述底座111上表面且位于所述LED灯112的外侧；
散热片114，设置在所述底座111上表面且位于所述反光杯113的外侧；
透镜115，设置在所述反光杯113顶端。
在本发明的一个实施例中，所述底座111与所述散热片114均采用铝材料制作形成。
在本发明的一个实施例中，所述所述散热片114外表面设置有凹形沟槽。
在本发明的一个实施例中，所述LED灯112包括：
散热基板1121；
LED芯片，固接在所述散热基板1121上；
硅胶层，包括依次设置于所述LED芯片上表面的第一透镜层1122、第一封装层1123、第二透镜层1124及第二封装层1125，其中，所述第一透镜层1122的折射率大于所述第一封装层1123的折射率，所述第二透镜层1124大于所述第二封装层1125的折射率，所述第一封装层1123的折射率小于所述第二封装层1125的折射率。
在本发明的一个实施例中，所述LED芯片为氮化镓基蓝光芯片。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的手提灯，散热效果好，结构简单，使用寿命长。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种手提灯的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种灯头的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种LED灯的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种LED封装方法流程示意图；
图5为本发明实施例提供的一种GaN基蓝光芯片的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种LED灯发光原理示意图；
图7A为本发明实施例提供的一种多个半球形透镜的排列示意图；
图7B为本发明实施例提供的另一种多个半球形透镜的排列示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例一
请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种手提灯的结构示意图。该手提灯10包括：灯头11、灯体12、蓄电池13、控制器14、手柄15及开关16；其中，
所述灯头11设置在所述灯体12前端；
所述蓄电池13与所述控制器14均设置在所述灯体12内部；
所述手柄15设置在所述灯体12上端；
所述开关16设置于所述手柄15上端并且靠近灯头位置处。
本实施例提供的手提灯，在其光源附近进行了散热优化设计，其散热效果好，结构简单，使用寿命长。
实施例二
本实施例是在实施例一的基础上对本发明的原理及实现方式作进一步的说明。
优选地，所述灯体12由塑胶材料制作形成。塑胶材料成本低、易于加工、可以防潮防腐蚀，通常可作为电子产品的外壳材料。
优选地，所述蓄电池13为铅酸电池或胶体电池。铅酸电池的工作电压较稳、使用温度、工作电流较宽，储存性能好且造价低；胶体电池放电曲线平直，拐点高，寿命较长，高温及低温特性好，适合在多变气候条件下使用。
优选地，所述手柄15内侧设置有防滑条纹。该防滑条纹可以人们用手握住手柄15时的习惯设置对应的条纹形状，保证人们在使用该手提灯10不易滑动的同时，手不会出现难受的现象。
优选地，所述开关16为滑动式开关或按钮式开关。该开关16可以设置在手柄前端，该位置通常为人们握住手柄15时大拇指所处的位置，这样可以方便人们单手使用该手提灯10。
进一步地，请参见图2，图2为本发明实施例提供的一种灯头的结构示意图；所述灯头11包括：
底座111；
LED灯112，设置在所述底座111上表面中间位置处；LED灯112的数量可以根据实际需要设置。
反光杯113，设置在所述底座111上表面且位于所述LED灯112的外侧；
散热片114，设置在所述底座111上表面且位于所述反光杯113的外侧；
透镜115，设置在所述反光杯113顶端。
优选地，所述底座111与所述散热片114均采用铝材料制作形成。铝材料密度小、价格低，是一种良好的散热材料，被广泛用于电子产品中。
进一步地，所述所述散热片114外表面设置有凹形沟槽。在散热片114外表面设置凹形沟槽的目的是为了增大散热面积，以提高其散热效率。
此外，为了改善LED灯112的发光效率与散热效果，对其结构也进行了优化设计，具体的，请参见图3，图3为本发明实施例提供的一种LED灯的结构示意图，该LED灯13包括：
散热基板1121；
LED芯片，固接在所述散热基板1121上；
硅胶层，包括依次设置于所述LED芯片上表面的第一透镜层1122、第一封装层1123、第二透镜层1124及第二封装层1125，其中，所述第一透镜层1122的折射率大于所述第一封装层1123的折射率，所述第二透镜层1124大于所述第二封装层1125的折射率，所述第一封装层1123的折射率小于所述第二封装层1125的折射率。
所述第一透镜层1122和所述第二透镜层1124分别由多个半球形透镜组成。
进一步地，所述第二透镜层1124和所述第二封装层1125含有荧光粉。
进一步地，所述散热基板1121材料为实心铜板，且所述散热基板1121的厚度大于0.5毫米、小于10毫米。
进一步地，所述第一透镜层1122的折射率大于所述第一封装层1123的折射率，所述第二透镜层1124大于所述第二封装层1125的折射率，所述第一封装层1123的折射率小于所述第二封装层1125的折射率。
进一步地，所述第二封装层1125的上表面为弧形。
进一步地，所述第一透镜层1122和所述第一封装层1123由耐高温硅胶制成。
进一步地，多个所述半球形透镜的直径为10-200微米，且多个所述半球形透镜均匀间隔排列，间距为10-200微米。
进一步地，多个所述半球形透镜呈矩形排列，或者交错排列。
进一步地，还包括支架，所述散热基板1121通过卡扣或粘胶方式固定于所述支架上。
进一步地，所述LED芯片为氮化镓基蓝光芯片。
本发明的有益效果具体为：
1、通过设置第一透镜层和第二透镜层，使得光照更加集中，并将第二封装层的上表面设置为弧形，对光束进行整形，避免了增加额外透镜，降低了生产成本。
2、通过在第二透镜层和第二封装层设置荧光粉，避免了将荧光粉直接涂敷在LED芯片上，解决了在高温条件下引起的荧光粉的量子效率下降的问题。
3、利用不同种类硅胶和荧光粉胶折射率不同的特点，第一封装层的折射率小于第二封装层的折射率，第一透镜层的折射率大于第一封装层的折射率，第二透镜层的折射率既大于第一封装层的折射率，又大于第二封装层的折射率，该种设置方式可以避免全反射，使得LED芯片发出的光能够更多的透过封装材料照射出去。
4、通过对半球形透镜采用不同的排布方式，可以保证光源的光线在集中区均匀分布。
5、本发明实施例通过设置双透镜层，透镜可以改变光的传播方向，能够有效地抑制全反射效应，有利于更多的光发射到LED外面，提高LED的发光效率。
请参见图4，图4为本发明实施例提供的一种LED封装方法流程示意图；在上述实施例的基础上，本实施例将较为详细地对本发明的工艺流程进行介绍。该方法包括：
步骤1、准备散热基板1121；
具体的包括：选取所述散热基板1121；
清洗所述散热基板1121，将散热基板1121上面的污渍，尤其是油渍清洗干净；
将所述散热基板1121烘干。
步骤2、准备LED芯片，并将所述LED芯片固接在所述散热基板1121上；
进一步地，请参见图5，图5为本发明实施例提供的一种GaN基蓝光芯片的结构示意图；其中层1为衬底材料，层2为GaN缓冲层，层3为N型GaN层，层4和层6为P型GaN量子阱宽带隙材料，层5为INGaN发光层，层7为AlGaN阻挡层材料，层8为P型GaN层，该氮化镓基蓝光灯芯的厚度介于90微米-140微米之间；将LED芯片的阴极引线和阳极引线利用回流焊焊接工艺焊接到散热基板1121上方，然后对焊线进行检查，合格，则进入下步工序，若不合格，则重新焊接。
步骤X1、分别配置用于制备所述第一透镜层1122和所述第一封装层1123的硅胶材料；
具体的，制备第一透镜层1122的硅胶材料和制备第一封装层1123的硅胶材料均不含有荧光粉，且为耐高温硅胶材料；所述第一透镜层1122的折射率小于所述第一封装层1123的折射率。
步骤X2、分别配置用于制备所述第二透镜层1124的含有荧光粉的硅胶材料和用于制备所述第二封装层1125的含有荧光粉的硅胶材料，
具体的，基于本发明实施例中，LED芯片为氮化镓基蓝光芯片，因此，上述荧光粉为黄色荧光粉；将硅胶和黄色荧光粉进行混合，调节原料配比，以制成不用折射率的硅胶材料，并且，将硅胶与荧光粉混合后，需要对混合后的硅胶材料进行颜色测试，保证LED芯片照射到荧光粉上，发出的荧光的波长范围在570nm-620nm之间。
优选的，所述第二透镜层1124的折射率大于所述第一封装层1123的折射率，也大于所述第二封装层1125的折射率。
步骤3、在所述LED芯片的上表面形成第一透镜层1122，所述第一透镜层1122包括多个第一半球形透镜；
步骤31、采用第一半球形模具在所述LED芯片上方形成多个半球形硅胶球；
步骤32、对所述多个半球形硅胶球进行第一初烤、脱模和打磨，以形成第一透镜层1122，所述第一初烤温度为90-125°，时间为15-60分钟。
优选的，第一透镜层1122上的多个第一半球形透镜的排列方式可以为矩形或者菱形，或者交错排列，相邻的两个第一半球形透镜的间距越小越好。
步骤4、在所述LED芯片上表面和所述第一透镜层1122上方形成第一封装层1123；
步骤41、在所述LED芯片上表面和所述第一透镜层1122上方涂覆第一硅胶层；
步骤42、对所述第一硅胶层进行第二初烤和打磨，以形成所述第一封装层1123，所述第二初烤温度为90-125°，时间为15-60分钟。
具体的，第一硅胶层的下表面与LED芯片接触或者与第一透镜层1122接触，其中，第一硅胶层的上表面为平面，以便于在其上设置第二透镜层1124，并且良好的平整度有利于光束透过第一封装层1123。
步骤5、在所述第一封装层1123上方形成第二透镜层1124，所述第二透镜层1124包括多个第二半球形透镜，且多个所述第二半球形透镜含有荧光粉；
步骤51、利用第二半球形模具在所述第一封装层1123上方形成多个半球形硅胶球，所述半球形硅胶球内含有荧光粉；
步骤52、对所述多个半球形硅胶球进行第三初烤、脱模和打磨，以形成第二透镜层1124，所述第三初烤温度为90-125°，时间为15-60分钟。
步骤6、在所述第二透镜层1124上方形成第二封装层1125，且所述第二封装层1125含有荧光粉；
步骤61、在所述第二透镜层1124和所述第一封装层1123上方涂覆第二硅胶层；
步骤62、利用所述半球形模具使所述第二硅胶层的上表面形成弧形；
步骤63、对所述第二硅胶层进行第四初烤、脱模和打磨，以形成第二封装层1125，第四初烤温度为90-125°，时间为15-60分钟。
具体的，将第二封装层1125的上表面设置为弧形，形成了中间高、两端低的外观特点，使得第二封装层1125具有了大透镜的作用，可对光束进行二次整形，而且不需要增加外部透镜，降低了生产成本。
步骤7、将包括所述第一透镜层1122、所述第一封装层1123、所述第二透镜层1124以及所述第二封装层1125的LED灯进行长烤，以完成所述LED的封装。
具体的，长烤的烘烤温度为100～150℃，烘烤时间为4～12h，以消除LED灯的内部应力。
完成LED封装后，还包括测试、分捡封装完成的LED以及包装测试合格的LED灯等内容，以利于后续产品应用。
请结合图3、图6以及图7A和图7B所示，图3为本发明实施例提供的一种LED灯的结构示意图；图6为本发明实施例提供的一种LED灯发光原理示意图；图7A为本发明实施例提供的一种多个半球形透镜的排列示意图；图7B为本发明实施例提供的另一种多个半球形透镜的排列示意图。
其中，本发明实施例提供的LED灯，包括
散热基板1121；
LED芯片，固接在所述封装散热基板1121上；
硅胶层，包括依次设置于所述LED芯片上表面的第一透镜层1122、第一封装层1123、第二透镜层1124和第二封装层1125，其中，所述第一透镜层1122和所述第二透镜层1124分别由多个半球形透镜组成。
由此可知，本发明实施例的LED灯中，第一透镜层1122和第二透镜层1124堆叠，形成多层透镜结构，该种结构使得光照在集中区更加均匀，而且与LED芯片接触的第一透镜层1122和第一封装层1123均不含有荧光粉，这样避免了芯片将向后散热的光线吸收掉，所以提高了取光效率。
在本发明实施例中，LED芯片为氮化镓基蓝光芯片，所述第二透镜层1124和所述第二封装层1125含有黄色荧光粉，当氮化镓基蓝光芯片发光，如图6所示，LED芯片照射到黄色荧光粉上时，激发黄色荧光粉发光最终形成白光，这样将LED芯片与荧光粉分离，解决了在高温条件下引起的荧光粉的量子效率下降的问题。
本发明实施例中，所述散热基板1121材料为实心铜板，且所述散热基板1121的厚度大于0.5毫米、小于10毫米，其中，铜板的热容大，导热性好，LED芯片工作时产生的热量，可以快速地通过实心铜板散发出去，而且散热基板1121的厚度介于0.5-10mm之间，厚度较大可以防止散热基板1121受热变形，保证散热基板1121与LED芯片紧密接触，保证散热效果。
本发明实施例中，所述第一透镜层1122的折射率大于所述第一封装层1123的折射率，所述第二透镜层1124大于所述第二封装层1125的折射率，所述第一封装层1123的折射率小于所述第二封装层1125的折射率。本发明实施例中，第一透镜层1122和第二透镜层1124上的多个半球形透镜的材料可以是由聚碳酸脂、聚甲基丙烯酸甲脂和玻璃混合而成，根据各个成分的不同可调节半球形透镜的折射率，第一封装层1123不含有荧光粉，其主要构成材料可以是有机硅材料等，而第二封装层1125的材料可以是甲基硅橡胶和苯基高折射率有机硅橡胶混合而成，本发明实施例中，透镜层的折射率大于封装层的折射率，封装层的折射率从下向上依次增大，该种设置方式能够较好地抑制全反射现象，使得光照最大化地照射出去，避免全反射使得光被封装结构吸收变为热量，提高了取光效率。
需要说明的是，本发明实施例中，第二封装层1125的折射率越小越好，不超过1.5，以避免与外界空气形成较大的折射率差，导致光全反射，被封装材料吸收转为热量，影响出光效率。
需要说明的是，本发明实施例中，第一透镜层1122上包含多个第一半球形透镜，该些第一半球形透镜为“平凸镜”，其焦距f＝R/(n2-n1)，其中，n2是第一透镜层1122的折射率和第二透镜层1124的折射率取平均值，n1是取第二透镜层1124上下两层封装层的折射率的平均值(本发明实施例中第一封装层1123的折射率小于第二封装层1125，但二者的折射率取值较为相近似，折射率差不大)，R是第一半球形透镜的半径。
为了保证光从第一透镜层1122出射后到达第二透镜层1124时为聚拢状态，本发明实施例中，第一透镜层1122和第二透镜层1124之间的距离L的高度应该在2倍焦距以内，也即L的范围不超过2R/(n2-n1)。
此外，本发明实施例中，第二封装层1125的厚度较厚，第二透镜层1124的顶面到第二封装层1125的上表面一般在50-500微米之间。
本发明实施例中，所述第二封装层1125的上表面为弧形，所述弧形具体可以为半球形、抛物线型或者扁平形，其中半球形出光角最大，适合于普通照明应用；抛物面出光角最小，适合于局部照明应用；而扁平形介于两者之间，适合于指示照明；因此，可根据产品应用场所来选择具体的形状，以期达到最好的使用效果。这样中间高，两边低的外观结构使得第二封装层1125具有透镜的作用，当光照射到第二封装层1125表面时，经过第二封装层1125的整形，使得光照更加集中均匀，而且不需要增加外部透镜，降低了生产成本。
由于LED工作时，会产生大量的热，导致硅胶材料受热会发生黄化，影响光照颜色以及产品使用寿命，因此，本发明实施例中，与LED芯片直接接触的第一透镜层1122和第一封装层1123由耐高温硅胶制成。
本发明实施例中，多个所述半球形透镜的直径为10-200微米，且多个所述半球形透镜均匀间隔排列，间距为10-200微米，如图3所示，多个半球形透镜的直径为2R，介于10-200微米之间，需要说明的是，多个半球形透镜的直径可以相同也可以不同，相邻两个半球形透镜之间的距离为A，A的范围介于10-200微米之间，相邻的两个半球形透镜之间的距离越小越好，并且间距A可以各不相同，也可以均匀排列，本实施例对此不做限制。
本发明实施例中，对多个半球形透镜的排列方式也进行了适当限定，如图7A所示，多个半球形透镜呈矩形排列，或者如图7B所示，多个半球形透镜交错排列。具体的，本发明实施例中，第一透镜层1122采用矩形排列，第二透镜层1124采用交错排列，或者相互调换，以实现第一透镜层1122和第二透镜层1124的半球形透镜交错排列的效果，交错排列可以将相邻透镜间的光聚拢，产生聚焦作用。
而当第一透镜层1122和第二透镜层1124的半球形透镜的排列方式一致时，可以对LED芯片产生的杂乱无章的光进行整形，使光聚拢。
本发明实施例中，所述封装结构还包括支架，散热基板1121固定于支架上，固定方式有卡扣、粘胶等方式。
具体的，本发明实施例中，散热基板1121为实心铜质基板，散热基板1121的厚度D介于0.5-10mm之间，散热基板1121的宽度W根据LED芯片的大小进行裁切，在此不做限制，铜质基板热容大，导热性好，而且不易受热变形，使得对LED芯片的散热性更好。第一透镜层1122，每个半球形透镜的半径为R，相邻两个半球形透镜的间距为A，第一透镜层1122的顶面到第二透镜层1124的底面的距离为L，L介于0—2R/(n2-n1)之间，第二透镜层1124设置于第一封装层1123的上方，第二透镜层1124上的多个半球形透镜的半径也为R，且第二透镜层1124上的多个半球形透镜的顶面到第二封装层1125的上表面的距离介于50-500微米，本发明实施例中，第二封装层1125的上表面为弧形，形成了一个较大的透镜，以对光束进行二次整形，而避免了增加外部透镜，因此降低了生产成本。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种手提灯(10)，其特征在于，包括：灯头(11)、灯体(12)、蓄电池(13)、控制器(14)、手柄(15)及开关(16)；其中，
所述灯头(11)设置在所述灯体(12)前端；
所述蓄电池(13)与所述控制器(14)均设置在所述灯体(12)内部；
所述手柄(15)设置在所述灯体(12)上端；
所述开关(16)设置于所述手柄(15)上端并且靠近灯头位置处。
2.根据权利要求1所述的手提灯(10)，其特征在于，所述灯体(12)由塑胶材料制作形成。
3.根据权利要求1所述的手提灯(10)，其特征在于，所述蓄电池(13)为铅酸电池或胶体电池。
4.根据权利要求1所述的手提灯(10)，其特征在于，所述手柄(15)内侧设置有防滑条纹。
5.根据权利要求1所述的手提灯(10)，其特征在于，所述开关(16)为滑动式开关或按钮式开关。
6.根据权利要求1所述的手提灯(10)，其特征在于，所述灯头(11)包括：
底座(111)；
LED灯(112)，设置在所述底座(111)上表面中间位置处；
反光杯(113)，设置在所述底座(111)上表面且位于所述LED灯(112)的外侧；
散热片(114)，设置在所述底座(111)上表面且位于所述反光杯(113)的外侧；
透镜(115)，设置在所述反光杯(113)顶端。
7.根据权利要求6所述的手提灯(10)，其特征在于，所述底座(111)与所述散热片(114)均采用铝材料制作形成。
8.根据权利要求6所述的手提灯(10)，其特征在于，所述所述散热片(114)外表面设置有凹形沟槽。
9.根据权利要求6所述的手提灯(10)，其特征在于，所述LED灯(112)包括：
散热基板(1121)；
LED芯片，固接在所述散热基板(1121)上；
硅胶层，包括依次设置于所述LED芯片上表面的第一透镜层(1122)、第一封装层(1123)、第二透镜层(1124)及第二封装层(1125)，其中，所述第一透镜层(1122)的折射率大于所述第一封装层(1123)的折射率，所述第二透镜层(1124)大于所述第二封装层(1125)的折射率，所述第一封装层(1123)的折射率小于所述第二封装层(1125)的折射率。
10.根据权利要求9所述的手提灯(10)，其特征在于，所述LED芯片为氮化镓基蓝光芯片。
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