專利名稱：無線感應(yīng)充電式多功能半導(dǎo)體照明器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體照明器具，尤其是涉及一種采用無線感應(yīng)充電、超高亮度或功率 發(fā)光二極管和集成光學(xué)等技術(shù)，具有強光照明、弱光照明、閃爍警示和斷電應(yīng)急照明等袖珍 型的無線感應(yīng)充電式多功能半導(dǎo)體照明器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)電池的充電一般是采用接觸式充電方式(或稱為直接電接觸方式)，使用者把充電接 頭用各式各樣的導(dǎo)線直接連接到多種多樣的變壓器(或適配器)上，然后經(jīng)過變壓器輸出合 適的電壓，再利用傳統(tǒng)接觸器連接到可充干電池或電池組。這種充電方式的缺點是導(dǎo)線棵 露在外面，經(jīng)常使用容易折裂、變形或遭受外在破壞，使用時存在安全隱患；而且占用儲存 和布局空間；同時充電接頭會因重復(fù)插拔操作，容易引起機械磨損，導(dǎo)致接觸機械松動或電 接觸不良后無法有效傳輸電能，影響正常功能的繼續(xù)發(fā)揮。此外，傳統(tǒng)照明燈光源大多是燈絲燈泡(如白熾燈、氪燈、鹵素?zé)艉碗療舻?、熒光燈(曰 光燈、節(jié)能燈)、弧光燈或等離子體燈等。燈絲燈泡的光源主要是由一次或二次蓄電池或干電 池提供并流經(jīng)細小而脆弱的燈絲的電能，使其達到一定高溫而發(fā)生熱-光能轉(zhuǎn)換而成，只有 很小部分(5% ~ 10% )電能被轉(zhuǎn)換成光能而發(fā)光照明，大部分寶貴電能(90% ~ 95%)以熱能的 形式浪費掉。燈絲比較脆弱，容易受外界沖擊力(如掉落地上或意外碰撞等)而斷裂，其使 用壽命也很短(通常小于500 - 1000小時)，并且經(jīng)常在其自然燒壞之前因斷裂而報廢。熒光 燈的節(jié)能性能比較好，但其起輝電壓往往偏高，使用壽命也較短，同時含有有毒物質(zhì)或氣體， 也容易造成環(huán)境污染和危害人類健康。超高亮度或功率發(fā)光二極管(LED)作為第四代半導(dǎo)體 照明的栽體已在21世紀初嶄露頭角。超高亮度或功率LED具有低電壓驅(qū)動、低功耗、經(jīng)濟安 全、小型輕巧、無燈絲、耐振蕩、溫度穩(wěn)定、長壽命、高可靠性、多色調(diào)、高效能、可調(diào)光 強、配光靈活和設(shè)計自由度大等傳統(tǒng)光源無法比擬的優(yōu)點。超高亮度LED不含水銀和燈口金 屬部使用的鉛玻璃等污染物，有利于環(huán)境保護；其電能-光能轉(zhuǎn)換效率高達70%~80%,可靠 使用壽命長達幾萬小時以上，是傳統(tǒng)光源的100~ 300倍。公告號為CN1370948的發(fā)明專利提供一種安全便攜式感應(yīng)充電頭燈，主要特征有發(fā)光 二極管的兩只腳穿過聚光燈罩連接裝在電池座上的電池正負兩極；裝在安裝板上的感應(yīng)充電
器的兩安裝腳連接電池的正負兩極；氣體傳感器與蜂鳴器串連后接電池的正負兩極；發(fā)光二 極管、聚光燈罩、氣體傳感器、蜂鳴器和感應(yīng)充電器依次安裝后，置于燈座內(nèi)，再蓋上裝有 玻璃的前蓋固定緊。該專利延長了電池的使用時間，可及早發(fā)現(xiàn)瓦斯泄漏和煙氣等氣體中的 異?，F(xiàn)象，通過音響通知現(xiàn)場工作人員，采用感應(yīng)充電器避免產(chǎn)生電子突波及火花。該發(fā)明 專利的主要缺陷在于1 )感應(yīng)充電方式主要是延用飛利浦公司舊有的充電裝置，充電效率低、 充電時間偏長；2)沒有明確說明感應(yīng)充電的具體原理和設(shè)計方法。公告號為CN2342947的實用新型專利公開了一種電動剃須刀，包括剃須刀、位于剃須刀 內(nèi)的充電池、感應(yīng)線圏、主線圏和剃須刀固定安放裝置，利用剃須刀充電支架內(nèi)的磁場發(fā)生 器及磁控開關(guān)控制剃須刀的充電。該實用新型專利的主要缺陷在于l)感應(yīng)充電方式采用疊 層座充式無線充電裝置，耦合系數(shù)和感應(yīng)功率小，不適合大功率照明器；2)功能單一，底座 需要足夠重量或固定安放麻煩，無法實現(xiàn)防摔、防撞、防腐、防爆和耐高低溫等特性。公告號為CN2400954的實用新型專利公開了一種電磁感應(yīng)充電器，包括第一整流電路、 高頻振蕩電路、分體式感應(yīng)變壓器、第二整流電路以及限流電路、高頻推挽振蕩電路等。該 實用新型專利的主要缺陷在于1)感應(yīng)線圏耦合方式松散、感應(yīng)行程遠、沒有實現(xiàn)最大感應(yīng) 效率；2)只涉及對于剃須刀、電推剪、無繩電話機等的簡單應(yīng)用，不適合大功率照明器應(yīng)用； 3)采用高頻振蕩電路，容易引起電磁污染，影響和干擾周邊電器的正常工作。公開號為CN1641960的發(fā)明專利申請公開了一種整合式感應(yīng)電池充電裝置，利用充電端 產(chǎn)生感應(yīng)磁場對充電電池進行充電，包括電源、位于充電端的檢測模塊、激活模塊和感應(yīng)模 塊。該發(fā)明通過感應(yīng)式充電方式，除了傳導(dǎo)式充電作業(yè)外，也能針對各種不同規(guī)格接口的電 池進行充電。該發(fā)明專利的主要缺陷在于1)充電對象只是移動通信裝置的電池，不適合大 功率照明器或其他電子終端；2)采用交變耦合方式，容易產(chǎn)生干擾性電磁波信號；3)感應(yīng) 接收裝置必須特殊設(shè)計，并與需要充電的移動通信終端進行合理配置，其兼容性比較差。公告號為CN2713659Y的實用新型專利公開了一種變頻式感應(yīng)充電裝置，包括電磁場產(chǎn)生 及二次線圈感應(yīng)回路、檢測及調(diào)變產(chǎn)生電路和控制開關(guān)電路。該專利的主要缺陷在于l)采 用高頻脈沖信號，其電磁輻射對周圍電器或充電終端產(chǎn)生干擾影響；2)采用松散型凹槽結(jié)構(gòu)， 感應(yīng)耦合系數(shù)低、感應(yīng)功率小、充電性能較差，不適合大功率照明器或其他電子終端。公告號為CN2630940 的實用新型專利公開了 一種個人數(shù)字助理機和電磁感應(yīng)充電裝 置，包括個人數(shù)字助理機和具有凹形充電槽的感應(yīng)充電座，使得個人數(shù)字助理機的線圈部分 與感應(yīng)充電座的線圈對準(zhǔn)并固定，利用電磁誘導(dǎo)方式進行電能傳送，縮減個人數(shù)字助理機的 體積和重量。該專利的主要缺陷在于l)采用高頻振蕩電路，其電磁輻射容易對周圍電器或
本身充電終端產(chǎn)生影響；2)采用凹形充電槽結(jié)構(gòu)，使得待充電終端(尤其是體形較大的電器設(shè)備)很難與感應(yīng)線圈準(zhǔn)確對準(zhǔn)固定，嚴重影響充電性能和效率；3)采用貼近式感應(yīng)充電設(shè) 計，耦合系數(shù)小、感應(yīng)功率小，不適用于大功率照明器或其他電子終端。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對傳統(tǒng)的電接觸充電方式的照明器存在照度低、安全性差、體大質(zhì) 重、可靠性弱、功能單一、能耗大、使用壽命短等方面的種種弊端，提供一種不僅具有高效 充電、性能可靠、體小質(zhì)輕和便于攜帶等優(yōu)點，而且具有強光照明、弱光照明、閃爍警示和 斷電應(yīng)急照明等用途的袖珍型無線感應(yīng)充電式多功能半導(dǎo)體照明器。本發(fā)明的技術(shù)方案和設(shè)計原理是采用無線感應(yīng)充電方式(或稱為電磁感應(yīng)耦合充電方 式)，使得充電電源和電能接受裝置(如可充干電池、超級電容、蓄電池等)之間不再使用直 接(物理)電接觸方式，而釆用由分離的高頻或低頻變壓器組合而成，通過電磁感應(yīng)耦合進 行無直接電接觸地傳輸能量。本發(fā)明設(shè)有無線感應(yīng)充電機構(gòu)和多功能照明機構(gòu)，將充電和照 明組件進行物理分離，其相互間的能量傳輸通過包容式高效率緊密耦合的無線感應(yīng)原理來實 現(xiàn)，極大地提升了無線能量傳輸效率和應(yīng)用可行性。本發(fā)明包括半導(dǎo)體照明器和感應(yīng)充電座兩部分。半導(dǎo)體照明器設(shè)有照明器外殼、頭圈、感應(yīng)接收線圏、感應(yīng)接收線圈骨架、充電池或充 電池組、充電池骨架、開關(guān)按鈕、功能控制電路、LED印制電路板、LED發(fā)光源、光學(xué)反射器 和光學(xué)會聚透射鏡片系統(tǒng)。感應(yīng)接收線圈設(shè)于感應(yīng)接收線圏骨架上，感應(yīng)接收線圈和感應(yīng)接 收線圈骨架設(shè)于半導(dǎo)體照明器底部，充電池設(shè)于充電池骨架上，充電池或充電池組和充電池 骨架設(shè)于半導(dǎo)體照明器中部，感應(yīng)接收線圈與充電池電連接。開關(guān)按鈕設(shè)于半導(dǎo)體照明器頭 部一側(cè)，開關(guān)按鈕內(nèi)部與功能控制電路電連接，發(fā)光源設(shè)于LED印制電路板上，功能控制電 路與感應(yīng)接收線圏電連接。LED發(fā)光源設(shè)于半導(dǎo)體照明器頭部內(nèi)側(cè)。光學(xué)會聚透射鏡片系統(tǒng) 設(shè)于半導(dǎo)體照明器頂部，光學(xué)會聚透射鏡片系統(tǒng)與設(shè)于LED發(fā)光源下端的光學(xué)反射器組成復(fù) 合式二次集成光學(xué)會聚和光放大系統(tǒng)。感應(yīng)充電座設(shè)有充電座外殼、感應(yīng)發(fā)射線團、感應(yīng)發(fā)射線圈骨架、感應(yīng)發(fā)射^t塊、底盤 和插頭。感應(yīng)充電座上設(shè)有一孔洞，感應(yīng)發(fā)射線圏設(shè)于感應(yīng)發(fā)射線圈骨架上，感應(yīng)發(fā)射線圈 和感應(yīng)發(fā)射線圏骨架設(shè)于孔洞中心部位，感應(yīng)發(fā)射線圏軸心與感應(yīng)充電座軸心一致，感應(yīng)發(fā) 射線圏與設(shè)于感應(yīng)充電座內(nèi)的感應(yīng)發(fā)射模塊電連接，感應(yīng)發(fā)射模塊與設(shè)于感應(yīng)充電座后側(cè)的 插頭電連接；半導(dǎo)體照明器底部插入感應(yīng)充電座的孔洞內(nèi)，感應(yīng)充電座的內(nèi)邊緣與半導(dǎo)體照 明器底部外邊緣無縫隙緊密接觸，感應(yīng)發(fā)射線圏和感應(yīng)接收線圏以垂直中心點上下對稱放置。
半導(dǎo)體照明器最好呈一個圓柱形、橢圓形或類似形體，感應(yīng)接收線圏最好呈中空環(huán)形。 感應(yīng)接收線圏與充電池或充電池組的電連接采用短距離良導(dǎo)體電連接，以便傳導(dǎo)損耗降低到 最低。開關(guān)按鈕最好為經(jīng)過防水處理的輕觸開關(guān)按鈕，通過開關(guān)按鈕的輕觸動作可以靈活操 作多功能照明器功能。半導(dǎo)體照明器外部與照明器內(nèi)部最好具有良好的水密性和氣密性。超 高亮度LED陣列最好為環(huán)形排列的超高亮度LED陣列，如釆用單個LED作為發(fā)光源最好采用 高功率LED, LED功率大小可根據(jù)應(yīng)用要求靈活選定。復(fù)合式二次集成光學(xué)平行會聚系統(tǒng)對超 高亮度LED陣列或單個高功率LED發(fā)光源發(fā)出的光線進行放大和平行會聚處理，以提高半導(dǎo) 體照明器的照明強度和方向性。充電池或充電池組最好為環(huán)保型圓柱形或磚形充電池，用于 儲存電能，并為設(shè)置于其上端的功能控制電路提供半導(dǎo)體照明的操作能源。感應(yīng)接收線圈設(shè)有至少1組繞組，感應(yīng)接收線圏的寬度不小于感應(yīng)充電座內(nèi)部的感應(yīng)發(fā) 射線圏的寬度。感應(yīng)接收線圈骨架與充電池骨架最好為連體骨架，以增加機械強度，減少感 應(yīng)耦合間隙。感應(yīng)接收線圈骨架可采用圓柱形、橢圓形或類似形體結(jié)構(gòu)，與所纏繞的感應(yīng)接 收線圈緊密平整配合，以提高能量感應(yīng)效率。感應(yīng)發(fā)射線圏和感應(yīng)接收線圈中間可以添加鐵 氧體等磁性材料，以增加電磁耦合效率。在半導(dǎo)體照明器外殼的頭部設(shè)有頭圏，便于加固光學(xué)會聚透射鏡片系統(tǒng)，并與半導(dǎo)體照 明器外殼進行適當(dāng)防淋、防水密封。半導(dǎo)體照明器密封外殼的底座中心可設(shè)有吊繩孔，用于 穿系繩索、鏈條或帶子，便于隨手攜帶或定位懸掛。LED發(fā)光源可選用環(huán)形排列的多個超高亮度LED陣列或單個高功率LED發(fā)光源。LED光色 可采用白色、紅色、藍色、綠色或其他色系，LED分布于LED印制電路板上面正中間，與LED 印制電路板電連接，LED發(fā)光源向前發(fā)射的光線經(jīng)過光學(xué)反射系統(tǒng)和前面的光學(xué)會聚透射鏡 片系統(tǒng)后被轉(zhuǎn)化成高效的平行光或準(zhǔn)平行光，達到高強照明、閃爍警示和應(yīng)急發(fā)光作用。半導(dǎo)體照明器的光學(xué)反射器由拋物面、三角面或單純平面經(jīng)過精確鏡面處理而成，提高 反射效率。每個LED配置一個小型反射面，所有小型反射面集成注型在大反射一體化結(jié)構(gòu)上， 實現(xiàn)單光斑效果，增強光學(xué)反射性能。半導(dǎo)體照明器的光學(xué)會聚透射鏡片系統(tǒng)由至少1個雙凸或平凸小鏡片組成，每個LED配 有一個小鏡片，小鏡片的作用是將LED發(fā)出的點光源轉(zhuǎn)化成平行光或準(zhǔn)平行光，所有小鏡片 合成在一體化大鏡片上，平行會聚所有LED單光斑為一個強光斑，有效放大光輸出強度，提 供優(yōu)質(zhì)明亮均勻的聚光平行光斑，射程至少達50m。為了避免光學(xué)會聚透射鏡片系統(tǒng)對LED 的過度光放大造成LED芯片封裝焊接絲的暴露，光學(xué)鏡片的焦距不宜過小。充電池每次滿充 電后持續(xù)強光照明長，適合于軍、警、民等廣泛使用。當(dāng)被作為閃爍警示使用時，其發(fā)光面
積大，可視范圍廣，可持續(xù)閃爍警示時間是連續(xù)照明的至少2倍，能滿足不同警示照明要求。 感應(yīng)充電座最好呈一個中空圓桶形、橢圓形或類似形體結(jié)構(gòu)。感應(yīng)充電座的插頭可以配 置加工成符合不同國家標(biāo)準(zhǔn)的插頭，以便適用不同國家的市電插座。在感應(yīng)充電座的插頭與 感應(yīng)發(fā)射線圖之間設(shè)置一精密電路控制器的目的在于確保市電能量可以順暢高效率地傳遞到 感應(yīng)發(fā)射線圏，為半導(dǎo)體照明器提供無線能量保障。采用中空環(huán)形的感應(yīng)接收線圏緊貼半導(dǎo) 體照明器底部外殼，可將半導(dǎo)體照明器的整個底部完全插入感應(yīng)充電座的孔洞，半導(dǎo)體照明 器的底部外邊緣與感應(yīng)充電座的內(nèi)邊緣無縫隙的緊密接觸，同時確保感應(yīng)發(fā)射線圈和接收線 圈以垂直中心點上下對稱分布，最大化耦合因數(shù)，提高感應(yīng)充電效率，提升充電功率和效率。
半導(dǎo)體照明器和感應(yīng)充電座之間最好為超聲波封裝或螺紋連接或膠固連接等方式進行封 閉處理，實現(xiàn)半導(dǎo)體照明器的高度水、氣密封性，并采用特定緊湊增壓型密封圈和防水開關(guān) 以增加半導(dǎo)體照明器的防淋、防水、防爆、防摔、防振、防變形、耐高低溫等性能。
本發(fā)明在正常使用時，感應(yīng)充電座通過其側(cè)面的外露插頭外接市電插座，將半導(dǎo)體照明 器插入感應(yīng)充電座內(nèi)，半導(dǎo)體照明器與感應(yīng)充電座之間通過高效率電磁感應(yīng)耦合使其達到快 速、安全的無線充電目的。當(dāng)市電供應(yīng)中斷或遭破壞瞬間，半導(dǎo)體照明器會自動連續(xù)發(fā)光或 閃爍發(fā)光，提供持續(xù)照明或閃爍警示；當(dāng)市電供應(yīng)中斷或遭破壞后電源供應(yīng)恢復(fù)正常，半導(dǎo) 體照明器會自動關(guān)滅，避免能源浪費。將半導(dǎo)體照明器從感應(yīng)充電座人為或意外脫離時，半導(dǎo)體照明器也會自動持續(xù)發(fā)光照明或閃爍警示；當(dāng)半導(dǎo)體照明器恢復(fù)回歸感應(yīng)充電座的充電位置時，半導(dǎo)體照明器又會自動關(guān)滅。
本發(fā)明充分應(yīng)用無線感應(yīng)充電、超高亮度或功率發(fā)光二極管和集成二次光學(xué)等多項技術(shù)， 實現(xiàn)具有安全高效、用戶友好、牢固可靠、攜帶方便、性價比高、使用壽命長的強光和弱光 照明、閃爍警示和斷電應(yīng)急照明等多重功能集合體。同時充分利用高新技術(shù)和環(huán)保材料配置， 實現(xiàn)體小質(zhì)輕的具有革命性和可靠性能的高亮度袖珍型照明器，拓展了本發(fā)明的應(yīng)用領(lǐng)域。


圖1為本發(fā)明實施例(以歐式插頭例，其他類似)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明實施例的感應(yīng)充電示意圖。
圖3為本發(fā)明實施例的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖(只圖示多個超高亮度LED陣列光源，單個高功 率LED發(fā)光源的方法類似)。
圖4為本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體照明器分解結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明實施例的感應(yīng)充電座分解結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為本發(fā)明實施例的光學(xué)會聚透射鏡片系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7為本發(fā)明實施例的電路組成方框圖。
具體實施方式
以下實施例將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。參見圖1-5,圖1給出本發(fā)明實施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖，此圖只示意一種歐式插頭，其他插頭也類似。圖2給出本發(fā)明實施例的感應(yīng)充電示意圖，本發(fā)明實施例包括一個半導(dǎo)體照明器1和一個獨立式感應(yīng)充電座2。半導(dǎo)體照明器外殼體為密封外殼體，由高強度塑料或工程塑料制成，外殼體可制作成透明或非透明的不同時尚或典雅顏色的外殼體，以增強藝術(shù)色彩效果。當(dāng)本發(fā)明實施例進行無線感應(yīng)充電使用時，先將感應(yīng)充電座2插入市電插座內(nèi)(本發(fā)明實施例可適用于60 ~ 270VAC或110 ~ 240VAC的全球?qū)掚妷悍秶?，然后將半導(dǎo)體照明器1的底部完全垂直插入感應(yīng)充電座2孑L洞內(nèi)，半導(dǎo)體照明器1與感應(yīng)充電座2利用電磁感應(yīng)作用進行"電能-磁能-電能"的非接觸式能量耦合，達到無線充電效果。半導(dǎo)體照明器l設(shè)有強光、弱光、強閃爍、弱閃爍、斷電自動應(yīng)急發(fā)光和離電自動點亮等多種功能，實現(xiàn)"感應(yīng)電能-半導(dǎo)體光能"的高效轉(zhuǎn)換，極大地提升了照明器的使用壽命和經(jīng)濟壽命。當(dāng)外圍市電供應(yīng)中斷或半導(dǎo)體照明器1從感應(yīng)充電座2脫離時，半導(dǎo)體照明器1會自動 連續(xù)發(fā)光照明或閃爍警示，當(dāng)半導(dǎo)體照明器1重新插回感應(yīng)充電座2時，半導(dǎo)體照明器l又 自動關(guān)滅，因此除了照明和閃爍警示功能外，又增加了低能耗環(huán)保型的應(yīng)急燈功能，這種應(yīng) 急燈相對于傳統(tǒng)墻壁掛式應(yīng)急燈而言，在體積、外觀、經(jīng)濟壽命、環(huán)境效益、實用性、可靠 性等方面都具有無可比擬的優(yōu)勢。圖3給出本發(fā)明實施例的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。半導(dǎo)體照明器的底部設(shè)有無線感應(yīng)充電系統(tǒng) 的感應(yīng)接收線圈311,感應(yīng)接收線圏311經(jīng)過整流和濾波等電路后連接充電池或充電池組38。 充電池或充電池組38定位于充電池骨架39上，與感應(yīng)接收線圏311的骨架310連為一體， 以加強機械強度。半導(dǎo)體照明器1的一側(cè)上端設(shè)有一開關(guān)按鈕313，與半導(dǎo)體照明器1的功 能控制電路37相連接。半導(dǎo)體照明器1的頂部設(shè)有數(shù)個超高亮度發(fā)光二極管組成的LED陣列 組或單個高功率LED發(fā)光源34。 LED發(fā)光源34焊接在LED印制電路板36上，LED發(fā)光源34 和LED印制電路板36之間設(shè)置有光學(xué)反射系統(tǒng)35,以高效率反射背向輻射的光能，提高向 光學(xué)會聚透射鏡片33方向前行的發(fā)光強度。光學(xué)會聚透射鏡片33設(shè)置于LED發(fā)光源34上方， 作用是將LED的發(fā)散光線會聚或放大為平行向前的強光。以上所有組件集成于密封外殼32之 內(nèi)，通過與多功能照明器頭圏31進行超聲波焊或緊螺紋加膠等工藝實現(xiàn)高度防淋、防水性等。半導(dǎo)體照明器功能的操作由半導(dǎo)體照明器的功能控制電路37側(cè)面的非直接電接觸式輕
觸開關(guān)按鈕313進行控制，通過包敷在外殼頸部上穿透開關(guān)按鈕空隙的軟性橡膠或硅膠間接 調(diào)控半導(dǎo)體照明器內(nèi)部輕觸開關(guān)按鈕313的位移，脈沖點觸發(fā)功能控制電路37。半導(dǎo)體照明 器1內(nèi)部的功能控制電路37與感應(yīng)接收線圏311、充電池或充電池組38、 LED印制電路板36 和LED發(fā)光源34等組成一個完整的充電和功能控制的電回路，實現(xiàn)照明和警示等多用途功能。圖4給出本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體照明器分解結(jié)構(gòu)示意圖，圖5給出本發(fā)明實施例的感應(yīng) 充電座分解結(jié)構(gòu)示意圖。從外部觀察，半導(dǎo)體照明器1包含半導(dǎo)體照明器外殼32、頭圈31、 輕觸開關(guān)按鈕313和吊繩孔312。感應(yīng)接收線圏311、感應(yīng)接收線圈骨架310、充電池或充電 池組38、電池骨架39、功能控制電路37、 LED印制電路板36、光學(xué)反射器35、 LED發(fā)光源 34、光學(xué)會聚透射鏡片系統(tǒng)33、輕觸開關(guān)按鈕313等設(shè)置于半導(dǎo)體照明器外殼32體內(nèi)，利 用加強筋或鉚接孔等與半導(dǎo)體照明器外殼32的內(nèi)側(cè)進行定位和裝配，確保無機械噪音和內(nèi)部 位移，也可以利用軟性材料(如環(huán)氧樹脂等)等對內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行"灌漿"定型，提高半導(dǎo)體 照明器的整體防摔、防水、防爆和電氣性能穩(wěn)定等特性。多功能半導(dǎo)體照明器1的各個金屬 或非金屬配件和電子、光學(xué)等元件均需符合預(yù)防電擊或火突的安全標(biāo)準(zhǔn)。多功能照明器外殼 32與其上部的頭圏31經(jīng)過超聲波封裝工藝實現(xiàn)高度全封閉，或利用精密螺紋、膠固結(jié)構(gòu)等 方式進行密封處理，采用特定緊湊增壓型密封圏以增加防水性能。感應(yīng)充電座2包含感應(yīng)充電座外殼22、感應(yīng)發(fā)射線圏骨架23、感應(yīng)發(fā)射線圏24、感應(yīng) 發(fā)射模塊25、底盤26和插頭27。圖5中的感應(yīng)充電座2只示意了歐式插頭，其他各國電源 插頭也可適用于本發(fā)明。感應(yīng)充電座2的各個金屬或非金屬配件可以通過超聲波或螺絲或膠 固封裝，但也必須全面符合預(yù)防沖擊或火災(zāi)的安全標(biāo)準(zhǔn)。感應(yīng)充電座2上設(shè)有一個環(huán)形孔洞21,環(huán)形孔洞21內(nèi)周圍設(shè)有無線感應(yīng)充電系統(tǒng)的感 應(yīng)發(fā)射線圈24,感應(yīng)發(fā)射線圈24與感應(yīng)發(fā)射模塊25、感應(yīng)充電座2側(cè)面的電源插頭27進行 電連接，與全球通用的市電一起組成電回路。環(huán)形孔洞21的設(shè)置容易接納并定位半導(dǎo)體照明 器1的底部，并促使感應(yīng)接收線圏311與感應(yīng)充電座2內(nèi)的感應(yīng)發(fā)射線圏24進行包容式高效 率緊密耦合，最大化耦合因數(shù)，提高無線能量傳輸效率和感應(yīng)充電效率。半導(dǎo)體照明器1的感應(yīng)接收線圏311設(shè)于其底部內(nèi)側(cè)的線圈骨架310上面，感應(yīng)接收線 圏311設(shè)有至少1組繞組，與半導(dǎo)體照明器1的功能控制電路37電連接，感應(yīng)接收無線電能， 供應(yīng)給充電池或充電池組38和LED發(fā)光源34電光轉(zhuǎn)換和發(fā)光使用。感應(yīng)接收線圈骨架310 與電池骨架39同屬一個連體骨架，便于增加機械強度。感應(yīng)接收線圏骨架310采用圓柱形、 橢圓型或其他類似結(jié)構(gòu)，與所纏繞的感應(yīng)接收線圏311緊密平整配合，以提高能量感應(yīng)效率， 感應(yīng)接收線圏311可以通過手工或自動繞線機加工成型，其寬度必須不小于感應(yīng)充電座2內(nèi)
部的感應(yīng)發(fā)射線圏24的寬度，以避免松散耦合而造成感應(yīng)效率下降。多功能照明器的頭圏31設(shè)于半導(dǎo)體照明器外殼32的頭部，加固光學(xué)會聚透射鏡片系統(tǒng) 33,并與半導(dǎo)體照明器外殼32進行適當(dāng)防淋、防水密封。半導(dǎo)體照明器密封外殼32的底座 中心設(shè)有吊繩孔312，用于穿系繩索、鏈條或帶子，以方便隨手攜帶或定位懸掛。LED發(fā)光源34可采用多個超高亮度或單個高功率LED， LED光色可靈活采用白色、紅色、 藍色、綠色或其他色系，LED發(fā)光源設(shè)置于LED印制電路板36上面正中間，與LED印制電路 板36電連接，LED發(fā)光源34向前發(fā)射的光線經(jīng)過光學(xué)反射系統(tǒng)35和前面的光學(xué)會聚透射鏡 片系統(tǒng)33后被轉(zhuǎn)化成高效的平行光或準(zhǔn)平行光，達到遠、近距離的高強照明、閃爍警示和應(yīng) 急發(fā)光作用。半導(dǎo)體照明器1的光學(xué)反射系統(tǒng)35由拋物面、三角面或單純平面經(jīng)過鏡面處理而成，以 提高反射效率。每個LED配置一個小型反射面，所有小型反射面集成在一個一體化大反射結(jié) 構(gòu)上，以實現(xiàn)單光斑效果，增強光學(xué)反射性能。圖6給出本發(fā)明實施例的光學(xué)會聚透射鏡片系統(tǒng)33的示意圖，光學(xué)會聚透射鏡片系統(tǒng) 33由許多單個雙凸或平凸小鏡片組成，每個LED配置有一個小鏡片，小鏡片的作用是將LED 發(fā)出的照射角度較大的點光源轉(zhuǎn)化成照射角度為零的平行光或照射角度較小的準(zhǔn)平行光，所 有小鏡片注塑合成在一個大鏡片上面，平行會聚所有LED單光斑為一個強光斑，并且有效放 大光輸出強度。圖7給出本發(fā)明實施例的電路組成方框圖，電路包括充電座電路A和照明器電路B。全 球適用的寬電壓輸入市電(交流電壓85-260VAC)經(jīng)過整流后，通過降壓變頻電路A1逆變環(huán) 節(jié)，傳輸電能到電磁感應(yīng)耦合器輸入端(即初級端)A2后，傳送到照明器電路B內(nèi)充電池或 充電池組B6的耦合輸入端(即次級端)Bl,再經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓電路B2等環(huán)節(jié)，給半 導(dǎo)體照明器內(nèi)單個充電池或電池組進行無接觸能量傳輸(即無線充電)。由于采用了類似空心 變壓器的緊密耦合結(jié)構(gòu)，為了避免高頻電磁輻射帶來的電磁干擾副作用，變頻控制在法定頻 譜范圍內(nèi)的某一頻率，同時綜合平衡整體充電效率。充電過程完成后，充電池或充電池組通過功能控制電路B3、 LED發(fā)光源(電光能量轉(zhuǎn)換 模塊)B4和二次光學(xué)反射和透射系統(tǒng)B5輸出給半導(dǎo)體發(fā)光二極管D,實現(xiàn)多功能操作。由于 電路能量傳輸?shù)倪B續(xù)性，在充電過程中即使充電池組未滿充，半導(dǎo)體照明器也可以操作正常， 實現(xiàn)多功能。本發(fā)明可采用不同類型的充電池(二次電池)，如鎳氫電池、鎳鎘電池和鋰離子電池等， 也可采用新型超級電容作為儲能元件。其中鎳氫電池不含鎘或水銀等有害物質(zhì)，符合環(huán)保要
求，能夠提供高電容量和能量密度(是鎳鎘電池的兩倍或以上)，可快速充電，溫度耐受范圍 廣(如-20~+60°C),重復(fù)充電多達1,000次，單次使用時間是普通堿性電池的至少3倍，極少甚至不會出現(xiàn)記憶效應(yīng)，性能可靠，價格合理，使用經(jīng)濟實惠。二次鋰離子電池的優(yōu)點在于開路電壓高(市售電池多為3.6-3. 7VDC)、比容量大(約為鎳鎘二次電池的2. 5倍，約為鎳 氫二次電池的1. 5倍)、自放電率低(小于8%/月，遠低于鎳鎘電池的30。/。和鎳氫電池的40%)、 壽命長(通常可以達到千次以上)，沒有記憶效應(yīng)。無論在二次鋰離子電池的正負極還是在電 池隔膜中，鋰都是以離子形式存在的，鋰離子電池負極是碳素材料，如石墨等。正極則是含 鋰的過渡金屬氧化物，如LiCo02、 LiMnA等。電解質(zhì)是含鋰鹽的有機溶液。鋰離子電池在工 作(充電或放電)過程中，鋰離子在正負極及電解質(zhì)隔膜中定向運動。充電時，在電場的驅(qū)動 下鋰離子從正極材料中脫出，經(jīng)過電解質(zhì)，插入到負極中。放電時，過程正好相反，即鋰離 子返回正;f及中，電子則通過了用電的電子產(chǎn)品中并為之供電。隨著真正意義上的固態(tài)鋰電池 的研制進程，將徹底摒棄鋰離子電池中的有機液體，讓鋰電池成為安全可靠的充電池。
本發(fā)明實施例的印制電路板主要包括3個集成度很高的印制電路板a、感應(yīng)充電座主電 源模塊；b、充電和主功能模塊；c、 LED發(fā)光源模塊。每塊印制電路板尺寸只有幾厘米，可 以靈活采用散立元件或貼片元件，體積和重量都可以達到袖珍型級別，極大地增加了半導(dǎo)體 照明器使用領(lǐng)域和操作方便性。
本發(fā)明實施例的主要功能操作(只需單輕觸開關(guān)按鈕)列舉如下1) 輕觸開關(guān)按鈕按第1下2) 輕觸開關(guān)按鈕按第2下3) 輕觸開關(guān)按鈕按第3下4) 輕觸開關(guān)按鈕按第4下5) 輕觸開關(guān)按鈕按第5下6) 輕觸開關(guān)按鈕按第6下半導(dǎo)體照明器9xLED全亮(或高功率LED 100%亮)； 半導(dǎo)體照明器5xLED亮(或高功率LED 50%亮)； 半導(dǎo)體照明器lxLED全亮(或高功率LED 10%亮)； 半導(dǎo)體照明器9xLED閃爍(或高功率LED 100%閃爍)； 半導(dǎo)體照明器5xLED閃爍(或高功率LED 5(W閃爍)； 半導(dǎo)體照明器被關(guān)滅；7 )當(dāng)半導(dǎo)體照明器在正常充電時，^假如外接電源突然斷電，半導(dǎo)體照明器自動點亮9xLED (或功率LED IO(W亮)或閃爍警示；當(dāng)外接電源恢復(fù)供電時，半導(dǎo)體照明器自動關(guān)滅。8)當(dāng)半導(dǎo)體照明器在正常充電時，假如半導(dǎo)體照明器被脫離感應(yīng)充電座，照明器自動點 亮9xLED (或功率LED 100°/。亮)或閃爍警示；當(dāng)半導(dǎo)體照明器重新回歸感應(yīng)充電座時，半導(dǎo) 體照明器又自動關(guān)滅。以上功能7 ~ 8類似于應(yīng)急燈功能，可以實現(xiàn)市電斷電或跳閘時的應(yīng)急照明。為了簡化本發(fā)明實施例的操作，以上功能3和5可以根據(jù)需要適當(dāng)取消。 由于半導(dǎo)體照明器1的感應(yīng)接收線圈骨架310和感應(yīng)接收線圈311、充電池或充電池組 38、功能控制電路37、 LED光學(xué)組件33~ 35等所有配件都具有體積小、重量輕、耗電低、無 散熱等優(yōu)點，可以高度集成組合，整個半導(dǎo)體照明器1的長度能夠控制在5 ~ 15厘米以內(nèi)， 可以完全把握在單個手掌之內(nèi)，便于攜帶和操作使用。當(dāng)本發(fā)明作為多功能半導(dǎo)體照明器使用時，可提供優(yōu)質(zhì)明亮均勻的聚光平行光斑，射程 遠達50m或以上，充電池或充電池組每次滿充電后，可持續(xù)強光照明3-6小時或以上，適合 于軍、警、民等廣泛使用。當(dāng)被作為閃爍警示使用時，其發(fā)光面積大，可視范圍廣，可持續(xù) 閃爍警示時間是連續(xù)照明的2倍或以上，能滿足不同警示照明要求。若要延長本發(fā)明實施例 半導(dǎo)體照明器的工作時間，可以很容易地通過提高充電池組的容量來得到滿足。本發(fā)明充分利用獨特技術(shù)和工藝對便攜式輕巧型照明器、警示燈和應(yīng)急燈等多位一體的多功能半導(dǎo)體照明器在功能和形體上的創(chuàng)新組合，并實現(xiàn)了傳統(tǒng)照明器或應(yīng)急燈所難于實現(xiàn)的防爆、防淋、防水、防塵、防振、防摔、防腐蝕、耐高低溫、長壽命、輕巧美觀、使用方便和節(jié)能環(huán)保等諸多特性和優(yōu)勢。本發(fā)明采用全封閉式優(yōu)質(zhì)工程塑料或其他非金屬或金屬高檔密封外殼體，利用超聲波密封技術(shù)或其他悍接技術(shù)將外殼體部分緊密精確地熔接成一體，集成內(nèi)部的光學(xué)、電學(xué)、機械等不同系統(tǒng)為一個不可拆卸的有機緊固結(jié)構(gòu)，同時利用安置在密封外殼體外側(cè)的非電接觸輕觸開關(guān)套件控制內(nèi)部電子器件，達到滿足防爆、防淋、防水、防振、防腐蝕、耐高低溫和預(yù)防電擊或火災(zāi)等光機電性能指標(biāo)和安全標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明采用反射和透射會聚光學(xué)系統(tǒng)，由于單個LED發(fā)光源所輻射出來的光是發(fā)散的， 光斑效果較差，無法形成一束完整均勻的平行光束，不適宜直接用在便攜式照明器上。有些 照明器采用LED陣列以擴大光源發(fā)射面積，從而直接形成一束光束，但光束均勾性較差，會 隨LED的個數(shù)和每個LED的色調(diào)質(zhì)量而變化。本發(fā)明充分利用精密的反射和透射會聚雙光學(xué) 系統(tǒng)的優(yōu)勢，可精確設(shè)計光學(xué)反射器和透射鏡片的焦距、曲度、面徑、厚度，面徑、發(fā)散角 度，間距等參數(shù)，將LED的點光源發(fā)散光會聚成平行光或準(zhǔn)平行光，實現(xiàn)基于多個超高亮度 LED陣列或單個高功率LED發(fā)光源二次光學(xué)優(yōu)化的完整均勻的單光斑型高強度光束。本發(fā)明在實現(xiàn)以上多功能的基礎(chǔ)上，也可以在半導(dǎo)體照明器上合適部位設(shè)置一個電壓輸 出插頭，外加專用轉(zhuǎn)換接頭，實現(xiàn)為移動電話、個人數(shù)字助手、對講機、數(shù)碼照相機/攝像機、 剃須刀、高保真收音機、手電筒和MP3/MP4等多種多樣的電子和信息終端電器進行應(yīng)急充電 服務(wù)。也可在本發(fā)明實施例半導(dǎo)體照明器的側(cè)面、身體部位或底部位置增加一個定位槽或孔， 將微型指南針鑲嵌在內(nèi)，以額外增加指南功能。
權(quán)利要求
1.無線感應(yīng)充電式多功能半導(dǎo)體照明器，其特征在于包括半導(dǎo)體照明器和感應(yīng)充電座兩部分；半導(dǎo)體照明器設(shè)有照明器外殼、感應(yīng)接收線圈、感應(yīng)接收線圈骨架、充電池或充電池組、充電池骨架、開關(guān)按鈕、功能控制電路、LED印制電路板、LED發(fā)光源、光學(xué)反射器和光學(xué)會聚透射鏡片系統(tǒng)；感應(yīng)接收線圈設(shè)于感應(yīng)接收線圈骨架上，感應(yīng)接收線圈和感應(yīng)接收線圈骨架設(shè)于半導(dǎo)體照明器底部，充電池設(shè)于充電池骨架上，充電池或充電池組和充電池骨架設(shè)于半導(dǎo)體照明器中部，感應(yīng)接收線圈與充電池電連接；開關(guān)按鈕設(shè)于半導(dǎo)體照明器頭部一側(cè)，開關(guān)按鈕內(nèi)部與功能控制電路電連接，發(fā)光源設(shè)于LED印制電路板上，功能控制電路與感應(yīng)接收線圈電連接；LED發(fā)光源設(shè)于半導(dǎo)體照明器頭部內(nèi)側(cè)；光學(xué)會聚透射鏡片系統(tǒng)設(shè)于半導(dǎo)體照明器頂部，光學(xué)會聚透射鏡片系統(tǒng)與設(shè)于LED發(fā)光源下端的光學(xué)反射器組成復(fù)合式二次集成光學(xué)會聚和光放大系統(tǒng)；感應(yīng)充電座設(shè)有充電座外殼、感應(yīng)發(fā)射線圈、感應(yīng)發(fā)射線圈骨架、感應(yīng)發(fā)射模塊、底盤和插頭；感應(yīng)充電座上設(shè)有一孔洞，感應(yīng)發(fā)射線圈設(shè)于感應(yīng)發(fā)射線圈骨架上，感應(yīng)發(fā)射線圈和感應(yīng)發(fā)射線圈骨架設(shè)于孔洞中心部位，感應(yīng)發(fā)射線圈軸心與感應(yīng)充電座軸心一致，感應(yīng)發(fā)射線圈與設(shè)于感應(yīng)充電座內(nèi)的感應(yīng)發(fā)射模塊電連接，感應(yīng)發(fā)射模塊與設(shè)于感應(yīng)充電座后側(cè)的插頭電連接；半導(dǎo)體照明器底部插入感應(yīng)充電座的孔洞內(nèi)，感應(yīng)充電座的內(nèi)邊緣與半導(dǎo)體照明器底部外邊緣無縫隙緊密接觸，感應(yīng)發(fā)射線圈和感應(yīng)接收線圈以垂直中心點上下對稱放置。
2. 如權(quán)利要求1所述的無線感應(yīng)充電式多功能半導(dǎo)體照明器，其特征在于在感應(yīng)發(fā)射線 圈和感應(yīng)接收線圖中間設(shè)有鐵氧體磁性材料。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的無線感應(yīng)充電式多功能半導(dǎo)體照明器，其特征在于感應(yīng)接收 線圈設(shè)有至少1組繞組，感應(yīng)接收線圈的寬度不小于感應(yīng)充電座內(nèi)部的感應(yīng)發(fā)射線圖的寬度。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的無線感應(yīng)充電式多功能半導(dǎo)體照明器，其特征在于感應(yīng)接收 線圈骨架與充電池骨架為連體骨架。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的無線感應(yīng)充電式多功能半導(dǎo)體照明器，其特征在于感應(yīng)發(fā)射 線圈和感應(yīng)接收線圈骨架為圓柱形或橢圓形骨架。
6. 如權(quán)利要求1所述的無線感應(yīng)充電式多功能半導(dǎo)體照明器，其特征在于LED發(fā)光源為 環(huán)形排列的多個超高亮度LED陣列或單個高功率LED發(fā)光源。
7. 如權(quán)利要求1所述的無線感應(yīng)充電式多功能半導(dǎo)體照明器，其特征在于半導(dǎo)體照明器 的光學(xué)反射器為拋物面、三角面或單純平面經(jīng)過鏡面處理而成。
8. 如權(quán)利要求1所述的無線感應(yīng)充電式多功能半導(dǎo)體照明器，其特征在于半導(dǎo)體照明器 的光學(xué)會聚透射鏡片系統(tǒng)由至少1個雙凸或平凸小鏡片組成，每個LED配有一個小鏡片，所 有小鏡片合成在一體化大鏡片上，平行會聚所有LED單光斑為一個強光斑。
9. 如權(quán)利要求1所述的無線感應(yīng)充電式多功能半導(dǎo)體照明器，其特征在于感應(yīng)充電座呈 一個中空圓桶形或橢圓形。
10. 如權(quán)利要求1所述的無線感應(yīng)充電式多功能半導(dǎo)體照明器，其特征在于中空環(huán)形的 感應(yīng)接收線圏緊貼半導(dǎo)體照明器底部外殼。
全文摘要
無線感應(yīng)充電式多功能半導(dǎo)體照明器，涉及一種半導(dǎo)體照明器具。提供一種具有高效充電、性能可靠、體小質(zhì)輕和便于攜帶等優(yōu)點，具有強光、弱光、閃爍警示和斷電應(yīng)急照明等用途的袖珍型無線感應(yīng)充電式多功能半導(dǎo)體照明器。設(shè)半導(dǎo)體照明器和感應(yīng)充電座；照明器設(shè)外殼、感應(yīng)接收線圈與骨架、充電池與骨架、開關(guān)、控制電路、LED發(fā)光源、光學(xué)反射器和光學(xué)會聚透射鏡片系統(tǒng)。感應(yīng)充電座設(shè)外殼、感應(yīng)發(fā)射線圈與骨架、感應(yīng)發(fā)射模塊、底盤和插頭；發(fā)射線圈設(shè)于骨架上，發(fā)射線圈與骨架設(shè)于充電座上的孔洞中心部位，發(fā)射線圈與充電座同軸心，發(fā)射線圈與發(fā)射模塊電連接，發(fā)射模塊與設(shè)于感應(yīng)充電座后側(cè)的插頭電連接；半導(dǎo)體照明器底部插入感應(yīng)充電座的孔洞內(nèi)。
文檔編號H02J7/02GK101126486SQ200710009529
公開日2008年2月20日 申請日期2007年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月12日
發(fā)明者王亞軍 申請人:王亞軍