CN2594620Y - 磁能环保发光器 - Google Patents
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Abstract
涉及一种发光器具，尤其是一种采用机械能—磁能—电能—光能转换的磁能环保发光器。设有壳体、磁体、线圈、整流电路、电容器、固态发光二极管、电阻、开关，磁体设于线圈内并可自由来回穿梭，线圈与整流电路和电容器组成充电回路，电容器又与电阻、固态发光二极管和开关组成放电回路；磁体、线圈、整流电路、电阻设于壳体内，开关设于壳体上，固态发光二极管设于壳体的一端部。体积小、不易腐蚀损坏、发光效率高、使用寿命长、性能可靠、可防水防潮、无电火花现象。
Description
(1)技术领域
本实用新型涉及一种发光器具，尤其是一种采用机械能-磁能-电能-光能转换的磁能环保发光器。
(2)背景技术
众所周知，传统手提式发光器如手电筒、应急灯、闪光灯等，都是以干电池、可充电电池或蓄电池等作为电源，不但耗电耗资，而且造成环境污染问题(电池对环境的污染令人头疼)。较现代的发光器采用无污染的太阳能为电源，但因其成本居高不下等因素，应用上会受到极大限制。传统发光器的发光元件采用白炽灯泡、荧光灯管、石英胆灯泡等，因其性能差，亟待找到一种代用品。因白炽灯泡的电-光能转换效率很低(约为5％)，绝大部分宝贵电能被转换成无用的热能，其脆弱的灯丝平均寿命只有500～1000小时，灯管或灯泡容易破裂；荧光灯管的寿命也较短，起辉电压偏高。传统发光器的外壳，大多以铁质、铁塑、铝合金或塑料等材料制成，往往因零部件损坏及至整体破裂，缩短了发光器的使用寿命。
近几年来，传统发光器在款式和材质等方面虽有所更新换代，应用领域层出不穷，但都离不开“短寿命化学能源-低效率发光元件”的通病，尚未发生革命性的变化，这在一定程度上破坏了自然资源，污染了生态环境，加大了消费者的负担。因此，对传统发光器的上述缺陷加以改进是必然的趋势。
(3)发明内容
本实用新型设有壳体、磁体、线圈、整流电路、电容器、固态发光二极管、电阻、开关等，磁体设于线圈内并可自由来回穿梭，线圈与整流电路和电容器组成充电回路，电容器又与电阻、固态发光二极管和开关组成放电回路。磁体、线圈、整流电路、电阻设于壳体内，开关设于壳体上，固态发光二极管设于壳体的一端部。
所说的磁体可选择高强度的圆柱形的强磁体。整流电路选用电阻与二极管串联电路。电容器可选用大容量电解电容器，例如1～3.3F/5.5V。开关选用磁能舌片开关。在固态发光二极管前端最好设光学透镜，以便发光器发出平行光。另在磁体的两端最好设限位(定位)磁体。
当用单手水平或垂直地轻轻来回摇动发光器时，高强度圆柱磁体平滑地穿梭于线圈中，发光器壳体内磁体与线圈两端的同性磁体(限位磁体)有助于圆柱磁体的运动。根据电磁感应定律，当穿过导体回路的磁通量发生变化时，回路中就会产生感应电动势，亦即产生电能。感应电动势V＝-dΦ/dt，其大小与穿过回路的磁通量变化率dΦ/dt成正比。假定导电线圈横截面积为S，线圈匝数为N，手摇角频率为ω，即时磁场强度为B，其最大值为Bm，则流经导电线圈的感应电动势为：
V＝-dΦ/dt＝-dNSB/dt＝-NS·dB/dt＝-NS·dBmcosωt/dt＝-NSBmωSinωt
感应电动势最大值为：
Vmax＝NSBmω
当导体回路是闭合回路时，回路中就会产生感应电流。此电流经过适当整流后，以电位能形式重复储存于高容量的电容器中。当需要使用该电能时，通过电容器缓慢放电至发光效率很高的低功耗发光二极管，使之转换成高效光能，最后利用精密的光学镜头和反射器，将发光二极管的准点电源汇聚成平行光束，从而满足照明和应急发光的用途。
电容器的充电时间(即手摇时间)主要由R1C充电电路之时间常数τ1决定。假定R1为导电线圈电阻，ρ为电阻率，C为电容器容量，d为漆包线横截面直径，D为圆柱形线圈横截面直径，则
τ1＝R1C＝ρ·NπD·C/π(d/2)2＝4ρDC/d2
电容器放电时间(即发光二极管发光和光照时间)主要由R2C放电电路之时间常数τ2决定。假定R2为发光二极管电阻，C为电容器容量，则τ2-R2C
与传统发光器相比，磁能环保发光器不仅在电路原理和机械结构上独具特色，而且在元件材料的选择上也颇费心机。因此，“磁能环保发光器”具有传统发光器无法比拟的许多特点，主要有：
1、永久磁体采用钕铁硼稀土磁体。这类磁体能提供高强度磁场，且不易去磁，所需体积可以很小。
2、储能电容器采用高容量电解电容器，适于极端环境温度下正常工作，并能重复充放电上万次，不易腐蚀损坏。
3、发光元件采用发光效率高(30％～75％)、坚固耐用的固态发光二极管，使用寿命长达几十万小时，发光强度在12流明以上。
4、本发光器在开关通或断情况下均能手摇充电操作。整体使用寿命可达几万小时以上。
5、通断开关采用磁能舌片开关，替代传统的机械弹簧或薄片开关，其性能可靠，可防水防潮，无电火花现象，使用寿命长，在开关上填充荧光激活剂，便于在漆黑环境中寻找和使用。
6、发光器壳体可采用PC/ABC合成塑料或PC纯塑料，可加工成透明、半透明或不透明外壳，结构坚固，外形美观，不易破裂或摔裂，能有效防止酒精、汽油、柴油、食用油、淡水、海水、酸碱或其它化学品的腐蚀。发光器整体重量不超过350g，体积不超过500cm3。
7、元件参数优化后，手摇充电半分钟，就能提供约6min的光照时间，平行光束(直径约20cm)可射至50m远。
8、由于活塞式永久磁体和固定导电线圈安置在独立的电能发生腔内，发光器的所有电子元器件全部集中在牢固的壳体内，不与外界接触，密封性极强，可防水、防潮、防震和防腐蚀，供全天候使用。
9、在满足必要的发光强度和光照时间前提下，发光器的整体开关和大小，可根据永久磁体、导电线圈和电容器等的不同配置而作适当调整。
(4)附图说明
图1为本实用新型实施例的结构示意图。
图2为本实用新型实施例的电路原理图。
(5)具体实施方式
如图1所示，本实用新型由壳体1、电能发生腔2、圆柱形钕铁硼稀土永久磁体3、导电线圈4、磁能舌片开关5、环形密封圈6、密封罩7、光学镜头8、发光二极管9、电容器及转换元件10、前限位磁体11、后限位磁体12等组成。电能发生腔设于壳体内腔的后部，其内置放永久磁体3与导电线圈4，前后限位磁体11、12分别设于永久磁体的前后。发光二极管设于壳体内腔的前部，光学镜头设于发光二极管前方。开关上涂布或填充荧光激活剂。
图2给出上述结构的电路原理图。磁体可在线圈L中自由穿梭运动，L与整流回路(R1、二极管D1)、电容C(1～3.3F/5.5V)组成充电回路，电容C与R2、发光二极管LED(＞12流明)组成放电回路。
Claims (9)
1、磁能环保发光器，其特征在于设有壳体、磁体、线圈、整流电路、电容器、固态发光二极管、电阻、开关，磁体设于线圈内并可自由来回穿梭，线圈与整流电路和电容器组成充电回路，电容器又与电阻、固态发光二极管和开关组成放电回路；磁体、线圈、整流电路、电阻设于壳体内，开关设于壳体上，固态发光二极管设于壳体的一端部。
2、如权利要求1所述的磁能环保发光器，其特征在于所说的磁体选择高强度的圆柱形的强磁体。
3、如权利要求1所述的磁能环保发光器，其特征在于所说的整流电路选用电阻与二极管串联电路。
4、如权利要求1所述的磁能环保发光器，其特征在于电容器选用大容量电解电容器。
5、如权利要求4所述的磁能环保发光器，其特征在于电容器选用容量为1～3.3F/5.5V。
6、如权利要求1所述的磁能环保发光器，其特征在于开关选用磁能舌片开关。
7、如权利要求1所述的磁能环保发光器，其特征在于在固态发光二极管前端设光学透镜。
8、如权利要求1所述的磁能环保发光器，其特征在于在磁体的两端设限位磁体。
9、如权利要求1所述的磁能环保发光器，其特征在于在开关上涂布或填充荧光激活剂。
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- 2002-10-17 CN CN 02259271 patent/CN2594620Y/zh not_active Expired - Fee Related
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