CN1987195B - Led深海照明灯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED深海照明灯。其构成部件主要包括：压紧帽、光源、光学聚光组件、壳体、散热块、单芯插座、单芯插头和电缆接头。散热块位于壳体的内腔上部，光源为单个LED芯片或LED芯片阵列，光源安装在散热块上，散热块与壳体紧密结合，使LED芯片的散热通道流畅。光学聚光组件由凸透镜和反光杯组成，将位于反光杯焦平面的光源的发射光汇聚成平行光，提高了出射光的光程和亮度。“蓝光光源+荧光粉玻璃＝白光”的方式，提高了白光的均匀性，改善色差性能。壳体的制备材料为高强度钢，光学聚光组件凸透镜的制备材料为高强度光学玻璃，使本发明可以承受最大6000米的海水压力。本发明具有耐压能力高、成本低、工作寿命长和白光的均匀度和亮度好等优点。

Description

LED深海照明灯

技术领域

本发明涉及一种用于深海潜水、搜索作业或大型水下打捞的照明工程，具体为一种LED深海照明灯。它利用LED(Light Emitting Diode)芯片阵列作为光源的适用于深海水中照明的防水耐压灯具，可应用于海洋环境调查、海底矿藏开发、水下工程施工、海底生态环境和倾废区监视和国防军事等多个应用领域。

背景技术

随着科学技术的进步，对海洋的探测深度越来越大，而深海作业往往由于太阳光线不足而受影响，甚至由于能见度太低而不能进行。然而一般的水下照明白炽灯只能承受10米左右的水压，而且由于白炽灯的结构不利于散热和防水，寿命短，安全性能也存在问题。随着以氮化物为基础的高亮度LED的开发和应用，而且由于新一代半导体照明光源—氮化物大功率白光LED具有体积小、耗电少、寿命长、环保、高效等优点，它已成为人们关注的焦点。该发明的实现不但可以替代以往浅水区的照明白炽灯，而且可以应用到更深的水域中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LED深海照明灯，该照明灯可以承受6000米的静水压力，并且具有成本低、工作寿命长和白光的均匀度和亮度好等特点。

本发明提供的LED深海照明灯，其特征在于：它包括压紧帽、光源、光学聚光组件、壳体、散热块、单芯插座、单芯插头和电缆接头；

光学聚光组件由压紧帽固定在壳体上，光学聚光组件与壳体之间设有第一“o”形密封圈；光学聚光组件由凸透镜和反光杯构成，凸透镜位于反光杯的杯口处；反光杯的底部固定在散热块上，散热块位于壳体的内腔上部；壳体的制备材料为高强度钢，凸透镜的制备材料为高强度的光学玻璃；光源安装在散热块上，光源为单个LED芯片或LED芯片阵列，LED芯片位于反光杯的焦平面上；

单芯插座固定在散热块的底部，导线通过散热块的通孔将光源与单芯插座相连；密封头嵌入壳体的内腔下部，二者之间设有“o”形密封圈；单芯插头上面的插针与单芯插座相匹配，单芯插头的下面插针与电缆接头的插座孔相匹配；

使用时，电缆接头嵌入密封头底部的腔体中，电缆接头的插座孔与单芯插头的下部插针相匹配，其结合部位均设有“o”形密封圈。

作为本发明的改进方案，所述LED芯片依次通过导热胶、绝缘基板和焊锡固定在散热块上。所述凸透镜由二块平面相对的单面凸透镜构成，二者中间夹有荧光粉玻璃；凸透镜也可以为双面凸透镜，LED芯片的表面涂覆有掺荧光粉的胶层。

本发明可以承受深海的静水压力；采用灵活的“o”形密封圈有利于整个灯具的拆装和零件的更换，有利于降低成本；具体而言，本发明具有以下技术效果：

(1)本发明的壳体采用高强度材料，凸透镜采用高强度的光学玻璃，可以提供足够的耐压强度，使LED照明灯可以使用于6000米深的水下，为深海作业提供足够照明。

(2)本发明的“o”形密封圈结构使得电路简单，采用单芯接插件达到电路连接的目的，使电路连接简单，而且节约成本。

(3)本发明的“o”形密封圈结构使得机械结构简单、灵活，使接插件可以采用螺纹连接，使整个LED灯具的拆装非常方便。

(4)本发明的LED芯片采用CoB(Chip-on-Board)封装形式，可以使芯片的热量通过散热块快速散发到周围环境中，使LED芯片工作在低温状态，大大提高LED芯片的工作寿命。

(5)本发明的结构设计使LED芯片的数量可以根据照明的要求而增减，通过更改LED芯片个数而不用更改结构就可以提供不同的光照强度，使之适用于不同的使用场合。

(6)采用“凸透镜+反光杯”的聚光系统，大大提高LED灯具出射光的聚集程度，提高照明效果和光程。

采用本发明的优化方案，具有以下技术效果：

(1)采用“蓝光芯片+荧光粉玻璃＝白光”的方式，不用在芯片上涂敷荧光粉，可以大大提高白光的均匀性，改善色彩差别等性能，而且可以节约成本。

附图说明

图1为LED深海照明灯的结构示意图；

图2为LED深海照明灯的“三明治”式的光学聚光组件示意图；

图3为LED深海照明灯的双面凸透镜的光学聚光组件示意图；

图4为LED芯片的散热通道示意图；

图5为LED深海照明灯的LED芯片工作温度分布云图；

图6为LED深海照明灯位于6000米水下时的结构应力分布云图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，LED深海照明灯主要包括压紧帽1、光源4、光学聚光组件2、壳体5、散热块6、单芯插座8、单芯插头10和电缆接头13。

光学聚光组件2由压紧帽1固定在壳体5上，光学聚光组件2与壳体5之间设有第一“o”形密封圈3，以达到密封目的。光学聚光组件2将光源4的发射光汇聚成平行光，提高其有效光程。

光学聚光组件2由凸透镜和反光杯构成，凸透镜位于反光杯的杯口处；反光杯17的底部固定在散热块6上，散热块6位于壳体5的内腔上部。

光源4安装在散热块6上，并位于反光杯17的焦平面上。光源4可以是一个LED芯片，也可以是由若干个LED芯片构成的阵列。为提高耐压强度，壳体采用高强度钢制备。

单芯插座8固定在散热块6的底部，导线7通过散热块6的通孔将光源4与单芯插座8相连。密封头9通过螺纹嵌入壳体5的内腔下部，同时通过第二“o”形密封圈11达到密封的目的。单芯插头10固定在密封头9内部腔体上部，单芯插头10的上面插针与单芯插座8相匹配，单芯插头10的下面插针与电缆接头13的插座孔相匹配。

使用时，电缆接头13通过第三“o”形密封圈12嵌入密封头9底部的腔体中；电缆接头13的插座孔与单芯插头10的下部插针相匹配，同时通过第三“o”形密封圈12达到密封的目的。

为了降低LED芯片的工作温度，LED芯片最好采用如图2所示的方式安装在散热块6上，即LED芯片依次通过导热胶20、绝缘基板21和焊锡22固定在散热块6上，这种方式使LED芯片形成有效的散热通道：光源4通过导热胶20、绝缘基板21和焊锡22紧密连接到散热块6上，而散热块6与外壳5紧密结合，使散热通道23流畅，有利于光源4的散热。

光学聚光组件2可以采用多种方式予以具体实施，本发明只是列举了下述二种优化的方式。

如图3所示，光学聚光组件2的结构为：反光杯17的底部固定在散热块6上，反光杯17杯口处设置有二块单面凸透镜14、16，二块单面凸透镜的平面相对，并且中间夹有荧光粉玻璃15。通过反光杯17和两块单面凸透镜14、16汇聚LED发出的光，提高亮度、照射距离和出光效率。“蓝光光源+荧光粉玻璃＝白光”的方式，大大提高了白光的均匀性，改善色差性能，并且降低生产成本。

如图4所示，光学聚光组件2也可以采用这样的结构：反光杯17的底部固定在散热块6上，反光杯17杯口处设置有一块双面凸透镜18。采用此种结构时，LED芯片的表面需要涂覆掺荧光粉的胶层19。

LED芯片在散热块6上排成阵列，芯片阵列的数目可以根据输出光的亮度要求来增减；LED芯片位于反光杯17的焦平面上。

为提高照明灯在深海的耐压强度，光学聚光组件2的凸透镜采用高强度的光学玻璃制备。

从图5可知，LED深海照明灯在工作环境温度为25°时60瓦的LED芯片工作的温度最高只有53°，计算结果表明：深海照明中，本发明的LED芯片的工作温度很低，可以大大提高LED芯片的工作寿命。

从图6可知，LED深海照明灯在深海6000米处的结构应力最大为148MPa，远小于材料的曲服强度。计算结果表明：本发明的结构可以为内部元件提供足够的保护，适合深海照明。

Claims (4)

1.一种LED深海照明灯，其特征在于：它包括压紧帽(1)、光源(4)、光学聚光组件(2)、壳体(5)、散热块(6)、单芯插座(8)、单芯插头(10)和电缆接头(13)；

光学聚光组件(2)由压紧帽(1)固定在壳体(5)上，光学聚光组件(2)与壳体(5)之间设有“o”形密封圈(3)；光学聚光组件(2)由凸透镜和反光杯构成，凸透镜位于反光杯的杯口处；反光杯的底部固定在散热块(6)上，散热块(6)位于壳体(5)的内腔上部；壳体(5)的制备材料为高强度钢，凸透镜的制备材料为高强度的光学玻璃；光源(4)安装在散热块(6)上，光源(4)为单个LED芯片或LED芯片阵列，LED芯片位于反光杯的焦平面上；

单芯插座(8)固定在散热块(6)的底部，导线(7)通过散热块(6)的通孔将光源(4)与单芯插座(8)相连；密封头(9)嵌入壳体(5)的内腔下部，二者之间设有“o”形密封圈；单芯插头(10)上面的插针与单芯插座(8)相匹配，单芯插头(10)的下面插针与电缆接头(13)的插座孔相匹配；

使用时，电缆接头(13)嵌入密封头(9)底部的腔体中，电缆接头(13)的插座孔与单芯插头(10)的下部插针相匹配，其结合部位均设有“o”形密封圈。

2.根据权利要求1所述的LED深海照明灯，其特征在于：所述LED芯片依次通过导热胶(20)、绝缘基板(21)和焊锡(22)固定在散热块(6)上。

3.根据权利要求1或2所述的LED深海照明灯，其特征在于：所述凸透镜由二块平面相对的单面凸透镜(14、16)构成，二者中间夹有荧光粉玻璃(15)。

4.根据权利要求1或2所述的LED深海照明灯，其特征在于：所述凸透镜为双面凸透镜(18)，LED芯片的表面涂覆有掺荧光粉的胶层(19)。

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