CN111895286A - 一种高亮度定向出射的长余辉发光警示与照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高亮度定向出射的长余辉应急警示和照明装置。现有将长余辉材料用于应急警示和照明存在诸多问题。本发明包括紫外光源、反射腔、导向筒和手柄。反射腔为球形壳体，导向筒为两端开放的圆筒，内壁均镀有金属反光膜。导向筒和手柄分别位于反射腔两端，并与反射腔固定连接；紫外光源位于反射腔内，尾部伸出反射腔。反射腔与导向筒相接处开有出光口，出光口处设置有密封窗，将反射腔封闭为密闭空腔，该密闭空腔内装有长余辉发光粉。本发明结构简单，充分利用了长余辉发光材料，可以有效增加光强，并延长余辉时间。

Description

一种高亮度定向出射的长余辉发光警示与照明装置
技术领域
本发明属于照明工具技术领域，涉及一种高亮度定向出射的长余辉发光警示与照明装置。
背景技术
无电无热照明灯具在国防和应急情况下具有重要的应用前景。例如在战时，为了避免电开关接通和断开时发出的电脉冲信号和灯具的热辐射被敌方发现，要求实现“电磁静默”及无红外辐射，长余辉材料的余辉发光可以满足无电磁辐射、无热辐射的要求。但是，长余辉材料余辉发光的强度随时间指数衰减，因此作为停电时暗黑场合下的应急警示标志可以维持几个小时的肉眼可视强度，而作为照明用途则余辉光强度明显不够，达不到实用的要求。
将长余辉材料用于灯具照明，主要存在以下问题：
1.长余辉发光粉以涂料的形式涂膜在灯管管壁表面(CN2582160Y，CN206890416U)，或者掺入到透明的基质中制成罩体(CN1614302A，CN201090942Y，CN201255356Y等)，换算成纯的长余辉发光粉后数量实际上很少；
2.余辉向各个方向发射，特定方向的光强密度很低；
3.采用的激发光源波长不合适，激发效率低。CN103032685A虽然考虑了利用反光层提高余辉强度，但是最多只能通过反射提高一倍的光强。
发明内容
本发明的目的是提供一种高亮度定向出射的长余辉应急警示与照明装置，通过增加长余辉粉的量及通过光在腔体球壳内部的多次反射、自吸收、再发射等过程提升余辉强度，同时引导余辉发光从特定方向的小孔出射，达到提高亮度、延长余辉时间的目的。
本发明包括紫外光源、反射腔、导向筒和手柄。
所述的紫外光源为紫外光管或者紫外LED灯。
所述的反射腔为球形壳体，内壁镀有金属反光膜。
所述的导向筒为两端开放的圆筒，内壁镀有金属反光膜。
所述的手柄内置电池，外设开关。
所述的导向筒和手柄分别位于反射腔两端，并与反射腔固定连接；紫外光源位于反射腔内，尾部伸出反射腔，并与电池连通。
反射腔与导向筒相接处开有出光口，出光口处设置有密封窗，将反射腔封闭为密闭空腔，该密闭空腔内装有长余辉发光粉。
进一步，所述的紫外光源、反射腔、导向筒和手柄位于同一轴线。
进一步，所述的金属反光膜采用高反射率的Al膜或Ag膜。
进一步，所述的密封窗采用采用高透过率玻璃片。
进一步，所述的长余辉发光粉为发绿光的共掺Eu和Dy的铝酸锶，所述的紫外光源发射波长为365±20nm紫外光。
本发明直接使用发光粉，余辉强度大幅提升。球形反射腔内部长余辉发光粉发出的余辉光只能从出光口出来，其他方向的光被反射腔内表面的金属反光膜多次反射后最终从出光口出来，或者被发光粉吸收后重新发射。由于长余辉发光粉的内量子效率很高，接近100％，因此在多次反射与重新发射过程中光强损失很小。最终，从出光口出来的光通过内壁镀有反光膜的导向筒准直后出射。本发明结构简单，充分利用了长余辉发光材料，可以有效增加光强，并延长余辉时间。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中紫外光及余辉光路图。
具体实施方式
如图1所示，一种高亮度定向出射的长余辉发光警示与照明装置，包括位于同一轴线的紫外光源1、反射腔2、导向筒3和手柄4。
紫外光源1为紫外光管或者紫外LED灯，发射波长为365nm紫外光。
反射腔2为球形壳体，内壁镀有高反射率的金属反光膜5。
导向筒3为两端开放的圆筒，内壁镀有高反射率的金属反光膜5，手柄4内置电池6，外设开关7。金属反光膜5采用高反射率的Al膜或Ag膜。
导向筒3和手柄4分别位于反射腔2两端，并与反射腔2固定连接。紫外光源1位于反射腔2内，尾部伸出反射腔2，并与电池6连通，紫外光源1、电池6、开关7形成回路。
反射腔2与导向筒3相接处开有出光口，出光口处设置有密封窗8，将反射腔2封闭为密闭空腔，该密闭空腔内装有长余辉发光粉9。密封窗8采用高透光的的玻璃片。
长余辉发光粉9为发绿光的共掺Eu和Dy的铝酸锶，发射波长为365±20nm的紫外光源能够匹配共掺Eu和Dy的铝酸锶发光粉的最佳激发波长，提高激发效率。
使用中，开启开关，紫外光激发长余辉发光材料发光并把电子激发到较高的陷阱能级中。需要时，可以关闭开关，长余辉发光材料陷阱中电子通过发光中心跃迁进行余辉发光，实现无电磁辐射、无热辐射的目的。
如图2所示，由于直接使用发光粉，而非涂膜或者掺入基质的形式，余辉强度大幅提升。球形反射腔内部长余辉发光粉发出的余辉光只能从出光口出来，其他方向的光被反射腔内表面的金属反光膜多次反射后最终从出光口出来，或者被发光粉吸收后重新发射。由于长余辉发光粉的内量子效率很高，接近100％，因此在多次反射与重新发射过程中光强损失很小。最终，从出光口出来的光通过内壁镀有反光膜的导向筒准直后出射。图2中，光线a和b是长余辉发光粉发出的余辉光经发射后由导向筒射出，其中光线a经过反射腔的球形反射面反射后经出光口进入导向筒，光线b是长余辉发光粉发出的余辉光直接通过出光口进入导向筒，由筒壁反射后射出，光线c为余辉光经多次反射后被发光粉吸收，虽然不能直接从出光口出射，但是可以激发发光粉中的电子重新发射余辉。
假定夜光粉发出的余辉总强度A最终都能够从导向孔出来，则可以得出光强增强的倍数为
Figure BDA0002585433320000031
R为反射腔的球半径，r为导向筒的筒半径。假如R＝5cm，r＝1cm，则仅此一项改进，理论上该方向的余辉强度就可以放大100倍。
另外，由于紫外光源内置在反射腔内，紫外光源发出的光也会在球形反射腔内部多次反射，使得激发效率也大幅提升，激发时间更短。为了使夜光粉得到均匀的照射，反射腔内部的长余辉发材料直接以粉体的形式放置在反射腔内部，紫外光源激发时可以通过摇晃、转动电筒使得反射腔内的夜光粉充分受到激发。由于总的夜光粉用量比其镀膜、掺入基质做成罩体灯要多得多，因此发出的余辉强度本身就很高。假如长余辉发粉的用量提高10倍，那么由于长余辉发粉体用量增加，余辉强度又能增强10倍。
另外，由于余辉光在球壳内壁多次反射、重新发射，并没有向四周发散，因此余辉时间也大大延长。根据实际测试，没有球形反射腔情况下，肉眼可见余辉的时间大约为10小时，而将长余辉发材料放入球形反射腔之后，肉眼可见余辉的时间至少为48小时。

Claims (6)

1.一种高亮度定向出射的长余辉应急警示和照明装置，其特征在于：包括紫外光源(1)、反射腔(2)、导向筒(3)和手柄(4)；
所述的紫外光源(1)为紫外光管或者紫外LED灯；
所述的反射腔(2)为球形壳体，内壁镀有金属反光膜(5)；
所述的导向筒(3)为两端开放的圆筒，内壁镀有金属反光膜(5)；
所述的手柄(4)内置电池(6)，外设开关(7)；
所述的导向筒(3)和手柄(4)分别位于反射腔(2)两端，并与反射腔(2)固定连接；紫外光源(1)位于反射腔(2)内，尾部伸出反射腔(2)，并与电池(6)连通；
反射腔(2)与导向筒(3)相接处开有出光口，出光口处设置有密封窗(8)，将反射腔(2)封闭为密闭空腔，该密闭空腔内装有长余辉发光粉(9)。
2.如权利要求1所述的一种高亮度定向出射的长余辉应急警示和照明装置，其特征在于：所述的紫外光源(1)、反射腔(2)、导向筒(3)和手柄(4)位于同一轴线。
3.如权利要求1所述的一种高亮度定向出射的长余辉应急警示和照明装置，其特征在于：所述的金属反光膜(5)采用高反射率的Al膜或Ag膜。
4.如权利要求1所述的一种高亮度定向出射的长余辉应急警示和照明装置，其特征在于：所述的密封窗(8)采用高透过率玻璃片。
5.如权利要求1所述的一种高亮度定向出射的长余辉应急警示和照明装置，其特征在于：所述的长余辉发光粉(9)为发绿光的共掺Eu和Dy的铝酸锶。
6.如权利要求5所述的一种高亮度定向出射的长余辉应急警示和照明装置，其特征在于：所述的紫外光源(1)发射波长为365±20nm的紫外光。
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