專利名稱：照明裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及光學照明系統(tǒng)，尤其涉及可用于礦井和其它場所的照明裝置。
背景技術：
目前，礦工在礦井中使用的照明裝置大多為鉛酸蓄電池礦燈。這種礦燈的缺點在于體積及重量較大，攜帶不便，增加了礦工的體力消耗；安全性差，鉛酸蓄電池可能會發(fā)生漏液現(xiàn)象，不僅造成污染，還可能對礦工的皮膚造成傷害，更為嚴重的是，開啟礦燈時會產生電火花，大家都知道，在礦井內的甲烷氣體濃度達到一定程度的情況下，輕微的電火花均有可能導致災難發(fā)生；維護成本高，由于采用鉛酸蓄電池，需要定期維護，維護工序繁瑣；以及光照亮度低，使用壽命短。
因此，存在著對新型礦用照明裝置的需求。
實用新型內容為了解決上述問題中的至少一個，本實用新型提供了一種照明裝置，包括光源，包括至少一個發(fā)光二極管；光學透鏡組件，包括菲涅爾透鏡，該菲涅爾透鏡設置在光源發(fā)出的光的傳播路徑上，用于使光源發(fā)出的光成為平行于光學透鏡組件的光軸的光；以及電源，包括可充電的聚合物鋰離子電池，電連接至光源，向光源供電。
在上述照明裝置中，光學透鏡組件還包括護鏡片，該護鏡片的形狀與菲涅爾透鏡的形狀一致，設置在菲涅爾透鏡遠離光源的一側，用于保護菲涅爾透鏡。光源、光學透鏡組件、以及聚合物鋰離子電池被裝配在殼體中，形成一體結構。殼體上的后部中央位置設置有卡式連接件，可將殼體連接至礦工安全帽。該殼體的背部兩側位置還可分別設置一個套帶連接件，這兩個套帶連接件相對于對稱位于所述連接件的兩側，用于連接套帶。該照明裝置還包括一控制電路，連接在可充電的聚合物鋰離子電池和光源之間，用于控制光源的開啟和關閉?？刂齐娐肪哂泄虘B(tài)開關，其工作時的微動開關電流為10-8A。光源包括主光源和輔光源。主光源的電流與輔光源的電流的比例為1∶0.5，主光源的光照度與輔光源的光照度的比例也為1∶0.5?？刂齐娐房山惶婵刂茖ɑ蜿P閉主光源和輔光源?？刂齐娐愤M一步包括電源監(jiān)控電路，電源監(jiān)控電路連接至可充電的聚合物鋰離子電池，用于監(jiān)控可充電的聚合物鋰離子電池的容量，當可充電的聚合物鋰離子電池的容量下降至額定容量的預定比例時，電源監(jiān)控電路向控制電路發(fā)出觸發(fā)信號，通過微動開關關閉主光源，導通輔光源。預定比例為20％。照明裝置還包括甲烷報警電路，連接至可充電的聚合物鋰離子電池，由可充電的聚合物鋰離子電池供電，用于在甲烷氣體達到規(guī)定濃度時，發(fā)出報警信號，甲烷報警電路包括甲烷氣體傳感器，當甲烷氣體達到規(guī)定濃度時，產生傳感信號；放大器，連接至所述甲烷氣體傳感器，將所述傳感信號放大；比較執(zhí)行器，連接至所述放大器，將經過放大的傳感信號與預設的閾值信號進行比較，如果經過放大的傳感信號大于等于所述預設的閾值信號，則發(fā)出報警命令；以及報警裝置，響應于所述報警命令，發(fā)出報警信號。
報警裝置可采用發(fā)光二極管和/或揚聲器，報警信號為光學信號和/或聲學信號?；蛘?，也可以將主光源用作報警裝置，當甲烷報警電路導通時，主光源連續(xù)閃爍，從而發(fā)出警報。主光源連續(xù)閃爍的頻率為1～3Hz，明暗交替，通斷比為2∶1～1∶1。
在本實用新型中，照明裝置為礦燈。
上述照明裝置還包括反射鏡，該反射鏡設置在光源后方，將所述光源發(fā)出的光反射至前方。該反射鏡為半球狀，光源設置在反射鏡的底部。
本實用新型還提供了一種用于照明裝置的控制電路，照明裝置包括電源以及與電源電連接的主光源及輔光源；控制電路連接在電源和主光源及輔光源之間，用于控制所述主光源和所述輔光源的開啟和關閉；包括燈控開關電路，包括手動程序開關，手動程序開關用于控制主光源及輔光源的開啟和關閉，其一端連接至電源的一端；以及第一處理電路，其第一引腳連接至手動程序開關的另一端，其第二引腳連接至電源的另一端；多個晶體管，連接至第一處理電路的第三和第四引腳，與處理電路協(xié)作；以及基準電壓供應電路，當電源供電充足時，向主光源供電，使主光源發(fā)光，當電源的電量下降到規(guī)定比例時，切斷對主光源的供電，切換為對輔光源供電，使輔光源發(fā)光。
電源為聚合物鋰離子電池，規(guī)定比例為額定電量的20％。
基準電壓供應電路包括第二處理電路以及多個電阻器，第二處理電路與多個電阻器協(xié)同工作，當電源供電充足時，電源通過多個晶體管中的一部分向主光源供電，當電源的電量下降到規(guī)定比例時，第二處理電路退出擊穿區(qū)，其一端出現(xiàn)高電平，通過多個晶體管中的另一部分自動切換到輔光源，向輔光源供電，使輔光源發(fā)光。
雖然根據(jù)本實用新型的照明裝置為礦燈，但是，本領域技術人員應當理解，根據(jù)本實用新型的照明裝置并不限于礦燈，可以用于任何適用的場合。


圖1示出了根據(jù)本實用新型的照明裝置的主視圖；圖2示出了根據(jù)本實用新型的照明裝置的左側剖視圖；圖3示出了根據(jù)本實用新型的照明裝置的右側剖視圖；圖4示出了根據(jù)本實用新型的照明裝置的后視圖；圖5a和5b分別示出了根據(jù)本實用新型的照明裝置所采用的菲涅爾透鏡的正視圖和側視圖；圖6a和6b分別示出了根據(jù)本實用新型的照明裝置所采用的用于保護菲涅爾透鏡的護鏡片的主視圖和側視圖；圖7a和7b分別示出了根據(jù)本實用新型的照明裝置所采用的聚合物鋰離子電池的主視圖和側視圖；圖8a和8b分別示出了根據(jù)本實用新型的照明裝置的用于容納菲涅爾透鏡的鏡片盒的主視圖和側視圖；圖9a和9b分別示出了根據(jù)本實用新型的照明裝置的燈座內套的主視圖和側視圖；
圖10a和10b分別示出了根據(jù)本實用新型的照明裝置的隔板的主視圖和俯視圖；圖11a和11b分別示出了根據(jù)本實用新型的照明裝置的套帶連接件的主視圖和側視圖；圖12a和12b分別示出了根據(jù)本實用新型的照明裝置的反射鏡的側視圖和主視圖；圖13示出了根據(jù)本實用新型的電控線路板的電路圖；圖14示出了用于根據(jù)本實用新型的照明裝置的甲烷報警電路的原理圖；以及圖15示出了用于根據(jù)本實用新型的照明裝置的報警電路的電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖描述根據(jù)本實用新型的照明裝置，應當理解，以下描述僅用于說明本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。
圖1示出了根據(jù)本實用新型的照明裝置1的正視圖。
該照明裝置1整體上包括四個部分燈頭部、殼體部、卡式連接件、以及套帶連接件。該照明裝置1結構緊湊，體積小，重量輕，便于攜帶。
護鏡片102位于照明裝置1正面的中央位置，在護鏡片102的后方設置有菲涅耳透鏡(未示出)。在照明裝置1正面的上部兩側分別設置有開關104和入氣孔208。
圖2示出了根據(jù)本實用新型的照明裝置1的左側剖視圖。
燈頭部10包括鏡片盒110，基本上為一圓柱形，前端比后端略小，截面為直角梯形形狀，其前端設置有一圓形開口，用于容納護鏡片102和菲涅耳透鏡114；以及燈座內套112，位于鏡片盒110內，其形狀與鏡片盒110的形狀相應，主光源116位于燈座內套112的中央位置，輔光源118位于主光源116的附近，在設置有主輔光源116和118的板的后方設置有散熱片120。在本實用新型中，主輔光源116和118均采用發(fā)光二極管。在燈座內套內還設置有反射鏡50，主輔光源116和118從反射鏡50的底部露出。
殼體部20基本上為矩形，其前部設置有電控線路板202，其中央位置設置有一隔板204，隔板204的后部設置有電池206，在本實用新型中，電池206采用可充電的聚合物鋰離子電池，例如，杭州萬馬高能量電池有限公司生產的型號為755060的聚合物鋰離子電池，其特點在于重量輕、壽命長、體積小、充放電次數(shù)可達500次，能效維持率大于等于80％，在受重物沖擊、熱沖擊、過充和過放、以及短路的情況下，不會起火和爆炸，有利于作業(yè)安全。
卡式連接件30包括三個部分連接部302、燈掛部304、以及凸起部306。凸起部306和燈掛部304經由連接部302連接在一起。該照明裝置1通過連接件30可可拆卸地安裝到礦帽上，并且便于拆卸。在本實用新型中，連接部302采用樞軸結構，燈掛部304具有卡合結構，可與礦帽連接。
圖3示出了根據(jù)本實用新型的照明裝置1的右側剖視圖。在殼體部20還設置有入氣孔208和出氣孔210。
圖4示出了根據(jù)本實用新型的照明裝置1的后視圖。從圖中可以看出照明裝置1的后部基本上為一矩形，連接部30位于中央位置。
圖5a和5b分別示出了根據(jù)本實用新型的照明裝置所采用的菲涅爾透鏡114的正視圖和側視圖。菲涅爾透鏡114為圓形，可將主輔光源(LED)116和118發(fā)出的光束通過透鏡集中95％以上的光通量，形成照明光斑，提高了光源的照明效果。
圖6a和6b分別示出了根據(jù)本實用新型的照明裝置1所采用的用于保護菲涅爾透鏡114的護鏡片102的主視圖和側視圖。護鏡片102的形狀與菲涅爾透鏡114一致，同樣為圓形，可采用樹脂材料制成，設置于菲涅爾透鏡114之前，對其進行保護。
圖7a和7b分別示出了根據(jù)本實用新型的照明裝置1所采用的聚合物鋰離子電池206的主視圖和側視圖。聚合物鋰離子電池206基本上為矩形，在本實用新型中采用杭州萬馬高能量電池有限公司生產的型號為755060的聚合物鋰離子電池，其特點在于重量輕、壽命長、體積小、充放電次數(shù)可達500次，能效維持率大于等于80％，在受重物沖擊、熱沖擊、過充和過放、以及短路的情況下，不會起火和爆炸，有利于作業(yè)安全。
圖8a和8b分別示出了根據(jù)本實用新型的照明裝置1的用于容納菲涅爾透鏡114的鏡片盒110的主視圖和側視圖。鏡片盒110基本上為一圓柱形，前端比后端略小，截面為直角梯形形狀，其前端設置有一圓形開口，用于容納護鏡片102和菲涅耳透鏡114。
圖9a和9b分別示出根據(jù)本實用新型的照明裝置1的燈座內套112的主視圖和側視圖。燈座內套112的形狀與鏡片盒110的形狀相應，可設置于鏡片盒110內。
圖10a和10b分別示出根據(jù)本實用新型的照明裝置1的隔板204的主視圖和俯視圖。隔板204設置在殼體部20中央位置，用于防止電池206和電控線路板202接觸。
圖11a和11b分別示出了根據(jù)本實用新型的照明裝置的套帶連接件40的主視圖和側視圖。從圖中可以看出，套帶連接件40為把手形狀，通過螺絲釘固定到照明裝置的殼體上。
圖12a和12b分別示出了根據(jù)本實用新型的照明裝置的反射鏡的側視圖和主視圖。在本實用新型中采用的反射鏡50為半球形狀，由塑料制成，內表面真空噴鍍有鋁膜。反射鏡50的底部設置有兩個圓孔502和504，分別用于露出主光源116和輔光源118。
圖13示出了根據(jù)本實用新型的電控線路板202的電路圖。SW為手動程序開關，可手動執(zhí)行，主光源亮，主光源亮和全停的工作程序。該開關一端接電源的正極，另一端接集成電路U1的14腳，集成電路的16腳接電源(+)，8腳接電源(-)，2、4腳與(Q1-Q5)等元件配合，構成燈控程序開關，使光源的啟動及轉換，安全，可靠，無火花。
本報警礦燈，主光源工作是通過集成快U1的2腳實現(xiàn)控制的，主光源工作是通過U1的4腳及D2支路控制的。基準電壓則由集成塊U2及R14、R15、R16構成，當鋰電池供電充足時，主光源通過Q1、Q2、Q3及Q7點亮，當出現(xiàn)供電不足時，穩(wěn)壓塊U2將退出擊穿區(qū)，其陰極出現(xiàn)高電平，并通過Q4、Q5、Q6自動切換到主光源照明，以延長照明工作時間。本礦用照明裝置當出現(xiàn)甲烷氣體(是瓦斯氣體的主要成分)濃度超限時，將通過R1、Q7使相應LED頻閃報警。甲烷檢測電路的電源是通過由D3、D4(或門電路)及開關管Q8、Q9提供。其中，程序控制IC U1的型號為CD4017，電壓基準IC U2的型號為TL431，PNP三極管Q1和Q5的型號為2A(8550貼片型)，NPN三極管Q2、Q4、Q6、以及Q8的型號為1AM(9014)，PNP三極管Q3、Q7、以及Q9的型號為BA，發(fā)光二極管LED1的規(guī)格為3W 3.3V/0.75A，發(fā)光二極管LED2的規(guī)格為1W3.3V/0.35A，二極管D1、D2、D3、以及D4的型號為4148(貼片)，穩(wěn)壓管Dz的規(guī)格為0.5W 2V。
圖14示出了用于根據(jù)本實用新型的照明裝置1的報警電路212的原理圖。該報警電路212用于在甲烷氣體達到規(guī)定濃度時，發(fā)出報警信號，甲烷報警電路212包括甲烷氣體傳感器216，當甲烷氣體達到規(guī)定濃度時，產生傳感信號；放大器217，連接至所述甲烷氣體傳感器216，將所述傳感信號放大；比較執(zhí)行器218，連接至所述放大器217，將經過放大的傳感信號與預設的閾值信號進行比較，如果經過放大的傳感信號大于等于所述預設的閾值信號，則發(fā)出報警命令；以及報警裝置220，響應于報警命令，發(fā)出報警信號。
報警裝置220可采用發(fā)光二極管和/或揚聲器，報警信號為光學信號和/或聲學信號。主光源116起到報警裝置的作用，當甲烷報警電路212導通時，主光源116連續(xù)閃爍，從而發(fā)出警報。主光源116連續(xù)閃爍的頻率為1～3Hz，明暗交替，通斷比為2∶1～1∶1。
圖15示出了用于根據(jù)本實用新型的照明裝置的報警電路的電路圖。
在該報警電路中，B1為蓄電池，S表示催化元件，包括黑白鍵S1及S2，LAMP表示光源，U2是穩(wěn)壓電源，黑白件S1、S2與R1、W1、R2、W2組成惠斯登電橋，與四個運算放大器LM2902，控制CBM0026A執(zhí)行元件，使光源在甲烷(瓦斯)氣體濃度大于等于1％時頻閃，實現(xiàn)報警。
以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種照明裝置，其特征在于，包括光源，包括至少一個發(fā)光二極管；光學透鏡組件，包括菲涅爾透鏡，所述菲涅爾透鏡設置在所述光源發(fā)出的光的傳播路徑上，用于使所述光源發(fā)出的光成為平行于所述光學透鏡組件的光軸的光；以及電源，包括可充電的聚合物鋰離子電池，電連接至所述光源，向所述光源供電。
2.根據(jù)權利要求1所述的照明裝置，其特征在于，所述光學透鏡組件還包括護鏡片，所述護鏡片的形狀與所述菲涅爾透鏡的形狀一致，所述護鏡片設置在所述菲涅爾透鏡遠離所述光源的一側，用于保護所述菲涅爾透鏡。
3.根據(jù)權利要求1所述的照明裝置，其特征在于，所述光源、所述光學透鏡組件、以及所述聚合物鋰離子電池被裝配在殼體中，形成一體結構。
4.根據(jù)權利要求3所述的照明裝置，其特征在于，所述殼體的后部中央位置設置有卡式連接件，可將所述殼體連接至礦工安全帽。
5.根據(jù)權利要求4所述的照明裝置，其特征在于，所述殼體的背部兩側位置分別設置有一個套帶連接件，這兩個套帶連接件對稱位于所述卡式連接件的兩側，用于連接套帶。
6.根據(jù)權利要求1所述的照明裝置，其特征在于，所述照明裝置還包括一控制電路，連接在所述可充電的聚合物鋰離子電池和所述光源之間，控制所述光源的開啟和關閉。
7.根據(jù)權利要求6所述的照明裝置，其特征在于，所述控制電路具有固態(tài)開關，其工作時的微動開關電流為10-8A。
8.根據(jù)權利要求1所述的照明裝置，其特征在于，所述光源包括主光源和輔光源。
9.根據(jù)權利要求1所述的照明裝置，其特征在于，所述主光源的電流與所述輔光源的電流的比例為1∶0.5，所述主光源的光照度與所述輔光源的光照度的比例也為1∶0.5。
10.根據(jù)權利要求9所述的照明裝置，其特征在于，所述控制電路進一步包括電源監(jiān)控電路，所述電源監(jiān)控電路連接至所述可充電的聚合物鋰離子電池，監(jiān)控所述可充電的聚合物鋰離子電池的容量，當所述可充電的聚合物鋰離子電池的容量下降至額定容量的預定比例時，所述電源監(jiān)控電路向所述控制電路發(fā)出觸發(fā)信號，通過所述微動開關關閉所述主光源，導通所述輔光源。
11.根據(jù)權利要求10所述的照明裝置，其特征在于，所述預定比例為20％。
12.根據(jù)權利要求1至11中任一項所述的照明裝置，其特征在于，所述照明裝置還包括甲烷報警電路，連接至所述可充電的聚合物鋰離子電池，由所述可充電的聚合物鋰離子電池供電，用于在甲烷氣體達到規(guī)定濃度時，發(fā)出報警信號，所述甲烷報警電路包括甲烷氣體傳感器，當甲烷氣體達到規(guī)定濃度時，產生傳感信號；放大器，連接至所述甲烷氣體傳感器，將所述傳感信號放大；比較執(zhí)行器，連接至所述放大器，將經過放大的傳感信號與預設的閾值信號進行比較，如果經過放大的傳感信號大于等于所述預設的閾值信號，則發(fā)出報警命令；以及報警裝置，響應于所述報警命令，發(fā)出報警信號；其中，所述主光源起到所述報警裝置的作用，當所述甲烷報警電路導通時，所述主光源連續(xù)閃爍，從而發(fā)出警報。
13.根據(jù)權利要求12所述的照明裝置，其特征在于，所述報警裝置為發(fā)光二極管和/或揚聲器，所述報警信號為光學信號和/或聲學信號。
14.根據(jù)權利要求13所述的照明裝置，其特征在于，所述主光源連續(xù)閃爍的頻率為1～3Hz，明暗交替，通斷比為2∶1～1∶1。
15.根據(jù)權利要求1至11中任一項所述的照明裝置，其特征在于，所述照明裝置為礦燈。
16.根據(jù)權利要求1至11中任一項所述的照明裝置，其特征在于，所述照明裝置還包括反射鏡，所述反射鏡設置在所述光源后方，將所述光源發(fā)出的光反射至前方。
17.根據(jù)權利要求16所述的照明裝置，其特征在于，所述反射鏡為半球狀，所述光源設置在所述反射鏡的底部。
18.一種用于根據(jù)權利要求1至11中任一項所述的照明裝置的控制電路，所述照明裝置包括電源以及與所述電源電連接的主光源及輔光源；所述控制電路連接在所述電源和所述主光源及所述輔光源之間，用于控制所述主光源和所述輔光源的開啟和關閉；其特征在于包括燈控開關電路，包括手動程序開關，所述手動程序開關用于控制所述主光源及輔光源的開啟和關閉，其一端連接至所述電源的一端；以及第一處理電路，其第一引腳連接至所述手動程序開關的另一端，其第二引腳連接至所述電源的另一端；多個晶體管，連接至所述第一處理電路的第三和第四引腳，與所述處理電路協(xié)作；以及基準電壓供應電路，當所述電源供電充足時，向所述主光源供電，使所述主光源發(fā)光，當所述電源的電量下降到規(guī)定比例時，切斷對所述主光源的供電，切換為對所述輔光源供電，使所述輔光源發(fā)光。
19.根據(jù)權利要求18所述的控制電路，其特征在于，所述電源為聚合物鋰離子電池，所述規(guī)定比例為額定電量的20％。
20.根據(jù)權利要求18所述的控制電路，其特征在于，所述基準電壓供應電路包括第二處理電路以及多個電阻器，所述第二處理電路與所述多個電阻器協(xié)同工作，當所述電源供電充足時，所述電源通過所述多個晶體管中的一部分向所述主光源供電，當所述電源的電量下降到規(guī)定比例時，所述第二處理電路退出擊穿區(qū)，其一端出現(xiàn)高電平，通過所述多個晶體管中的另一部分自動切換到所述輔光源，向所述輔光源供電，使所述輔光源發(fā)光。
專利摘要本實用新型提供了一種照明裝置，包括至少一個發(fā)光二極管，用于將電能轉換成光能；光學透鏡組件，包括菲涅爾透鏡，設置在所述光源發(fā)出的光束的傳播路徑上，用于使所述光源發(fā)出的光束成為平行于所述光學透鏡組件的光軸的光束；以及可充電的聚合物鋰離子電池，電連接至所述光源，向所述光源提供電能。該照明裝置還包括甲烷報警電路，當甲烷濃度達到閾值時會發(fā)出報警信號。該照明裝置結構緊湊、體積小、重量輕、便于攜帶、并且安全性強，尤其適用于礦井等危險作業(yè)場所。
文檔編號F21Y101/02GK2886305SQ20052010761
公開日2007年4月4日 申請日期2005年5月23日 優(yōu)先權日2005年5月23日
發(fā)明者王啟成, 陳益三 申請人:北京北星光電儀器廠