专利名称：再生式免电池警示照明发光二极管环保多用灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体照明器具，尤其是涉及一种采用人体机械能(动能)-电能-光能高效转换和环保型的再生式免电池发光二极管(LED)照明和警示多用便携灯。
背景技术：
传统照明灯或警示灯多采用蓄电池或干电池(一次或二次电池)提供能量，但普遍存在温度适应性差、使用寿命短、能量消耗大、安全系数低、后续消费成本高和容易污染环境等缺陷。其组成结构一般由蓄电池或干电池、开关、电子线路、光学反射器和照明光源等五部分组成，封装在一个整体或者分离式的金属或塑料外壳内，虽然工作原理简单，但是技术含量低。
蓄电池或干电池包括碱锰电池、锌碳电池、镉镍电池、氢镍电池、氧化银电池、锂离子电池、锂电池和锂聚合物电池等，若使用不当或长时间搁置不使用，会侵蚀电器而导致其损坏、失灵。品种繁多的一次电池，由于存在较大内阻和记忆效应，经常导致其电容量的实质表现减少；各式各样的二次(即可充式)电池价格昂贵，自放电较大，可充放电次数少，绝大部分只是部分放电，能源浪费大。除了昂贵的一次或二次电池的资源和生产成本外，其回收处理电池的社会成本也很高，难度大，往往被消费者所忽视。就体积和质量而言，废旧一次或二次电池在生活垃圾中微不足道，但它的害处却非常大。电池中一般含有汞、镉和铅等重金属物质以及其它有毒物质。汞具有强烈的毒性，铅会造成神经紊乱和肾炎等，镉引起肾损伤以及骨疾-骨质疏松、软骨症和骨折。若随意丢弃废旧电池或把废电池混入生活垃圾中一起填埋，久而久之，其渗出的重金属将污染地下水和土壤，直接或间接地危害人们的身体健康，对环境的破坏和危害程度大，危害时间极长。一次或二次电池在我们日常生活中的使用量正在迅速增加，已深入到我们生活和工作的每一个角落。对废旧电池的回收和处理，已不是一个地区或国家的问题，而是全人类面临的共同难题。如果缺乏耗资巨大的废旧电池回收机制，将对人类和动植物的生存环境造成毁灭性的二次污染。但“解铃还需系铃人”，最有效地解决电池对人类和环境污染的办法是不用或少用一次和二次电池，从污染源头上给予杜绝。
一次蓄电池或干电池在其生命周期内能量消耗完后就变为废物，不具备再生功能。二次蓄电池或干电池的正负极在充放电过程中都伴随着质量转移反应，不可避免地发生物理结构的变化，即体积变化，导致电极活性物质在循环使用过程中从导电骨架中脱落，从而降低储电容量，衰减储能性能，并缩短使用寿命。其次，二次蓄电池或干电池的充电时间较长，在低温和高温情况下充电效率很低，不仅造成能量浪费，而且可能意味着不能在给定时间内维持电池所需的电量，影响照明器或发光器的正常工作。另外，二次蓄电池或干电池的一般循环使用寿命在300～500次以下，这就意味着1～3年内需要更换二次蓄电池或干电池，否则不能正常工作或趋于报废，因此有必要研究和推广能够减少对蓄电池或干电池(一次或二次电池)的使用依赖，又能减少资源浪费和促进环境保护的新技术和新产品。
传统照明灯或警示灯的照明光源大多是灯丝灯泡(如白炽灯、氪灯、卤素灯和氙灯等)、荧光灯(日光灯、节能灯)、弧光灯或等离子体灯等。灯丝灯泡的光源主要是由一次或二次蓄电池或干电池提供并流经细小而脆弱的灯丝的电能，使其达到一定高温而发生热-光能转换而成，但只有很小部分(5％～10％)能够被转换成光能而发光照明，大部分电能(90％～95％)以热能的形式浪费掉。灯丝比较脆弱，容易受外界冲击力(如掉落地上或意外碰撞等)而断裂，其使用寿命也很短(通常小于500～1000小时)，并且经常在其自然烧坏之前因断裂而报废。荧光灯的节能性能比较好，但其起辉电压往往偏高，使用寿命也较短，同时含有有毒物质或气体，也容易造成环境污染和危害人类健康。
传统照明灯或警示灯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。其外壳大多以铁质、铁塑、铝合金或塑料等材料制成，缺乏整体密封性，往往因零部件损坏导致整体破裂，缩短了传统照明灯或警示灯的使用寿命。其开关也大都采用机械式开关，很容易冒火花，缺乏防爆性能，造成安全隐患。迄今为止，少有能够将防水、防摔、防撞、防腐、防爆、耐高低温和携带方便等诸多优点集一身的照明灯或警示灯。
超级电容(学术上又被称为金电容、法拉电容、电双层电容器等)是一种能将电能直接高效储存的新型绿色环保蓄电装置。其工作原理是电容活性物质在电极表面或者体相中的二维或准二维空间中进行高度可逆的电化学吸附和脱附，或者是发生n型和p型元素掺杂和去掺杂反应，从而产生与电极电荷有关的“双电层电容”和“法拉第准(假)电容”。由于这些电化学反应不破坏电极结构，其最终循环使用寿命可高达10～50万次。与传统电容、蓄电池或干电池完全不同，超级电容由于采用特殊的制作生产工艺，兼具传统电容或蓄电池的双重优点，其比容量可以达到传统电容的1000倍以上，可以彻底解决传统蓄电池的维护和回收问题，是一种功率极佳的动力电源。综合分析，超级电容具备以下显著优点1)功率密度高(1000～2500W/kg)，是传统一次或二次蓄电池或干电池的3～50倍；2)能量密度高(3～15Wh/kg)，是电解电容器的100倍、内阻低(小于mΩ)、充放电效率好(大于90％)、充电时间短(几十秒～几分钟)；3)当电极反应时，电极不会发生物理结构变化，循环寿命长(在100％深度充放电循环的条件下，大于5×105次)，没有“记忆”效应；4)体积小，充电灵活，性能稳定，安全性高，可靠性好，终身免维护；5)工作温度范围宽(-40～+70℃)，应用领域广泛；6)对使用环境和使用条件没有严格限制和要求，安装简单、无需外设、运行成本低；7)制造材料不含重金属和有毒物质，生产、使用、储能、运输和拆解均不产生污染，是理想可靠的零污染、环境友好的绿色环保储能装置。
超高亮度或功率发光二极管(LED)作为第四代半导体照明的载体已在21世纪初崭露头角。超高亮度或功率LED具有低电压驱动、低功耗、经济安全、小型轻巧、无灯丝、耐振荡、、温度稳定、长寿命、高可靠性、多色调、高效能、可调光强、配光灵活、设计自由度大等传统光源无法比拟的优点。超高亮度LED不含水银和灯口金属部使用的铅玻璃等污染物，有利于环境保护；其电能-光能转换效率高达70％～80％，可靠使用寿命长达几万小时以上，是传统光源的100～300倍。
一些较时尚的便携式照明灯或警示灯已开始采用高亮度LED作为光源，也有利用手握式、齿轮-小电机式实现自发电系统为照明灯或警示灯供电，但手握或利用小电机-齿轮结构的自发电系统从技术和能量守恒角度来说，发电效率、发电噪音、光电转化、储能特性、发光强度、照明时间、可靠性、实用性、安全性和产品设计等方面有待显著提高和优化。
基于以上技术背景，本发明专利旨在原始创新、研发设计一种独特的免电池再生式环保型照明和警示多用便携灯产品，该产品无需外界能源，彻底抛弃对蓄电池或干电池(一次或二次电池)的依赖，利用人体机械能(动能)-电能高效转换，进行全天候发电，将其高效转换的电能储存在超级电容提供即时或后期使用，同时采用超高亮度或功率LED和特殊二次光学系统作为照明和警示光源，利用精细巧妙的全封闭工程结构，从而实现一种再生式环保型、性能可靠、使用寿命长达8年以上、防水、防摔、防撞、防腐、防爆、耐高低温、适应恶劣气候的照明和警示多用便携灯。
公告号为CN2767813的实用新型专利提供一种多功能警示照明器，包含三根具有数个LED灯的警示板、一本体，三根警示板中的一根警示板组固于本体，并有电线连接本体内的供电端。另二根警示板底端分别枢组于本体，而得转角度设定呈直立状、收折平贴于本体，二根警示板亦有电线连接于本体内的供电端，从而构成三根警示板的LED灯的电源。本体内设有干电池、充电电池和外露的灯泡，并设有充放电选择开关、警示板开关和灯泡开关，又设有交流电插头、电线及汽车插头、电线，供选择交流电充电、汽车直流电充电和输出供应直流电，并供选择警示板采用发光二极管发光警示或灯泡发光照明。由此，警示板可呈竖立的三角状，可供作为汽车故障时的发光警示，也可将警示板收折平贴于本体而减小体积，呈灯泡发光供手持照明的使用。该实用新型专利的主要缺陷在于1)电源不能自给，必须依赖电池和充电器；2)照明和警示光斑品质不够高；3)环保性能差；4)结构比较复杂；5)无法实现防水、防摔、防撞、防腐、防爆和耐高低温等特性。
公告号为CN2577099的实用新型专利公开了一种环保多功能手电筒，包括有一手电筒筒身、一手电筒反光罩、一手电筒灯泡、一手电筒固定金属片及一手电筒镜片，该手电筒筒身具有一前段部及一后段部，该前段部的外缘形成有一螺纹，且后段部的底缘设置有一勾环，手电筒反光罩是设置于手电筒筒身的前段部，手电筒灯泡是置于反光罩中，手电筒固定金属片是置于手电筒筒身的前段部中，用以套住反光罩及灯泡，手电筒镜片是设置于特殊接头的后螺合部中，并抵靠于该开口上，而该镜片中心凸出聚光点且镜片周围亦有凸出环以增加聚光功能；还包括一手电筒特殊接头，分别于该特殊接头的前端与后端形成有一具内螺纹的前、后螺合部，且该前、后螺合部以一开口相连通，该开口的直径小于前、后螺合部的直径；而该后螺合部是锁设于手电筒筒身前段部的外缘螺纹上。该实用新型专利的主要缺陷在于1)电源不能自给，必须依赖干电池；2)光斑性能欠缺；3)环保问题没有落实(仅依赖回收利用保特瓶容器制品)；4)无法实现防水、防摔、防撞、防腐、防爆和耐高低温等特性。
公开号为CN2760686的实用新型专利公开了一种使用环保物理电源的警示装置，包括三角支架、警示灯；三角支架由支架座和三根圆形管体构成，支架座底部与三根圆形管体的顶端相枢接，每根圆形管体分为上下两节，其上节的底端与下节的顶端相枢接，管体的外壁涂有红色警示标记；支架座的上部设有可与警示灯底部相匹配的凹槽，支架座上设有一转盘，支架座内装有齿轮传动机构和三相发电机，以及与发电机输出线圈相连接的整流器、高容量法拉电容、稳压器，转盘与齿轮传动机构相啮合，齿轮传动机构与发电机转轴齿轮相啮合，发电机输出线圈接至整流器的输入，整流器的输出接至高容量法拉电容，高容量法拉电容通过稳压器接至输出端；警示灯由发光二极管构成，警示灯内设有驱动发光二极管工作的驱动电路。该实用新型专利的主要缺陷在于1)自发电通过齿轮和摇柄等机械部件来实现，可靠性能低和使用寿命短；2)依赖商用微型发电机，能量转换效率低；3)必须依靠双手操作，无法实现单手操作，应急实用性能差；4)无法实现防水、防摔、防撞、防腐、防爆和耐高低温等特性。
公开号为CN1658728的发明专利申请公开了一种矿山井下作业人员携带使用的携带式矿灯及工作方法。该矿灯具有开关电路、采用超高亮度发光二极管的照明电路、锂电池、单片机、脉冲宽度调制电路、电池检测电路。照明时单片机由电池检测电路检测锂电池的工作电压和电流，并随时调整工作电流；当调整失败或温度超标时，单片机控制矿灯停止工作。当该矿灯设置甲烷检测电路后，若甲烷浓度超标时单片机控制超高亮发光二极管闪烁报警。该实用新型专利的主要缺陷在于1)电源不能自给，必须依赖干电池；2)使用锂电池，无法从根本上解决环保问题；4)无法实现防水、防摔、防撞、防腐、防爆和耐高低温等特性。
发明内容
本发明的目的在于针对传统的便携式照明灯或警示灯由于采用蓄电池或干电池(一次或二次电池)和低效光源、需要外界能源供应、环境污染严重等存在的问题，提供一种无需电池、无需化学能、杜绝污染能源的再生式免电池警示照明发光二极管环保多用灯。
本发明设有灯罩帽、透射灯罩、LED透镜灯头、外壳体、照明和警示转换开关组件、非接触式磁能感应开关套件、内胆、线槽或线圈骨架、感应线圈、永磁体、印制电路板、线路座、超级电容、超高亮度或功率LED、光学反射器、光学密封头罩和三角支架。
灯罩帽用于反射光线，灯罩帽和LED透镜灯头分别设于透射灯罩的前端和后端，LED透镜灯头上装有双凸或单凸汇聚透射镜头，用于将LED的点光源发散光汇聚成平行光或准平行光，LED透镜灯头设置于LED和光学反射器之前，LED透镜灯头外侧配有定型头圈；照明和警示转换开关组件用于实现触摸式脉冲控制电子开关，具有照明和警示多用控制功能，照明和警示转换开关组件设于外壳体外侧，与印制线路板、感应线圈绕组、超级电容和LED等电连接组成一个电回路；非接触式磁能感应开关套件设有2个固定柱、滚轴、磁铁、2片触片、2个插销和感应模块，感应模块固定在滚轴一侧，感应模块内配置磁铁，感应模块内的磁铁正对2片触片，非接触式磁能感应开关套件通过其两个平行外延的固定柱与密封外壳体相连；内胆设于外壳体内，用于容纳永磁体和支撑感应线圈；线槽或线圈骨架设于内胆的外周，感应线圈设有至少1组绕组，感应线圈设于线槽或线圈骨架上，永磁体设于内胆内，在内胆内能够自如穿梭移动，永磁体用于产生线圈切割永磁体磁力线的相对运动并产生电能；印制电路板设于密封外壳体内的上中部，位于线路座内，印制电路板上焊接有照明与闪烁警示多功能线路控制芯片和电源整流控制电路，该印制电路板与感应线圈绕组、超级电容、LED和开关组件电连接；线路座上端开口容纳印制线路板和超级电容，其下端采用半密封结构，支撑内部件和固定前限位保护垫组件；超级电容设于外壳体内，位于内胆与印制电路板之间，与印制电路板一起置于线路座内，超级电容与印制电路板上的电源整流电路输出端电连接；LED位于外壳体前部；光学反射器设于外壳体内前部、LED上部和外壳头部三角支架的中间；光学密封头罩设于外壳体的前端。
灯罩帽的下表面最好为圆弧或三角形反射面，并镀成镜面，上部分则不透光。
透射灯罩可设为中空圆柱形或尖锥形，在透射灯罩侧面刻有半球型或五角、六角锥形漫透射面，以提高透光均匀度。
在LED透镜灯头外侧所设的定型头圈上最好设密封硅胶或橡胶O-环，用于加强防水性能。
外壳体最好为密封外壳体，密封外壳体由高强度塑料或工程塑料制成，外壳体可为透明壳体，以便使用者能够清晰观赏摇动充电时内部运动效果，也可为非透明壳体，并可采用其他颜色，以增强其免电池发电的科技神秘色彩。
照明和警示转换开关组件设有4个固定柱、一个印制线路板、软性薄膜、电触片和2个微型电连接件，软性薄膜置于电触片上，其下依此是印制线路板、固定柱和2个微型电连接件。
内胆与密封外壳体精密配合，确保工作时无机械噪音和内部位移。
线槽或线圈骨架最好设于内胆外周的中间对称部分。
永磁体最好为圆柱形永磁体，永磁体选用高能稀土或其他高性能磁体(如SMCo，Alnico，NdFeB，磁性塑料等，可采用烧结或粘结成型)。
线路座最好采用圆柱形结构。
超级电容采用圆柱形或长方形结构，超级电容的容量选择要合适，不含任何污染环境的化学成分，具有高安全性能(防爆)和长使用寿命(10年以上)的特点。
LED可采用超高亮度或功率LED，LED光色可采用白色、红色、蓝色、绿色或其他色系，LED置于印制线路板上面正中间和光学反射器底部，与印制电路板电连接，LED向前发射的光线经过光学反射器和前面的汇聚透射镜头后被转化成高效的平行光或准平行光，达到照明或闪烁警示的作用。
光学反射器为圆锥面形或抛物面形。
光学密封头罩最好设有密封O-形环。
在内胆的前后端最好设有前限位保护垫和后限位保护垫，用于限定永磁体在内胆内腔穿梭运动的范围，减少永磁体对内胆前后两端部的撞击。前限位保护垫和后限位保护垫可选用磁铁或弹性体。
在密封外壳体的底座外侧最好设有吊绳孔，用于穿系绳索或带子，便于携带或悬挂。
在外壳体底部可设三角支架，三角支架最好设置于外壳体底部的环形固定座上，三角支架的3根支架可以自由伸缩和拆卸。三角支架的3根支架向上合拢时与密封外壳体平行，同时与密封外壳体颈部设置的3个卡环对应定位，向下撑开时与密封外壳体垂直轴成一角度(小于90度范围自由选择)，增加底部支撑面积，提高本发明的直立稳定性。
本发明主要由发电系统、储能系统、半导体照明光学系统、高强度整体性密封结构、可伸缩和拆卸式均匀透射灯罩和三角架组件等6大部分组成，其核心技术是利用电磁感应、能量转换、流体力学和磁悬浮等原理，将人体单手摇动产生的物理动能通过单组、双组或多组线圈和充电永磁铁组合，最大限度转化为高功率脉冲电能，充分储存在体积小、质量轻、寿命长、能密度高的超级电容器组件内，并通过恒压大电流驱动装置、触摸式脉冲控制电子开关和经二次光学处理的多光斑半导体超高亮度或功率LED聚焦系统，将电能有效转化为持续发光照明和固定或变化频率闪烁照明警示的多种光能输出模式，实现便携式环保型的可再生免电池LED照明和警示多用灯。
本发明无需电池和传统化学能等外来常规能源，无需更换灯泡和储电装置，体积小，质量轻，使用方便灵活，具有防爆、防烟雾、防水、防振、防摔、防腐蚀、适应高低温变化和恶劣气候等传统照明或警示灯无可比拟的优点，均匀透射灯罩和三角形支架系统可以自由伸缩和拆卸，整体产品无需维护，经久耐用，一次快速摇动即可持续照明或闪烁灯光警示2小时以上，真正做到“召之即来，来之即用，用之可靠，备之安全”。本发明可广泛应用于野外作业、矿井作业、户外活动、汽车、飞机、轮船、部队、保安、执勤、工厂、办公、宾馆、家居等日常、安全和紧急照明，成为不可或缺的新型照明器和灯光警示工具，最终替代传统低效率、高耗能、污染环境的使用蓄电池或干电池(一次或二次电池)的便携式发光器、照明器或警示灯。
图1为本发明实施例的结构分解示意图。
图2为本发明实施例三角架张开状态的结构示意图。
图3为本发明实施例三角架合拢状态的结构示意图。
图4为本发明实施例电路组成原理图。
具体实施例方式
以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。
参见图1-4，本发明设有灯罩帽1、透射灯罩2、LED透镜灯头3、密封外壳体4、照明和警示转换开关组件5、非接触式磁能感应开关套件6、内胆7、线圈骨架与感应线圈绕组8、永磁体9、印制电路板10、线路座11、超级电容12、发光二极管13、光学反射器14、光学密封头罩15、三角支架16、前限位保护垫组件17、后限位保护垫组件18、双凸或单凸汇聚透射镜头19和吊绳孔20。
灯罩帽1用于反射光线，灯罩帽1和LED透镜灯头3分别设于透射灯罩2的前后端，双凸或单凸汇聚透射镜头19设于LED透镜灯头3上，用于将发光二极管13的点光源发散光汇聚成平行光或准平行光，LED透镜灯头3设置于发光二极管13和光学反射器14之前，LED透镜灯头3外侧配有定型头圈，定型头圈上设密封硅胶或橡胶O-环，用于加强防水性能。灯罩帽1下表面为圆弧或三角形反射面，并镀成镜面，上部分则不透光。透射灯罩2设为中空圆柱形或尖锥形，在透射灯罩2侧面刻有许多均匀排列的半球型或五角、六角锥形漫透射面。
照明和警示转换开关组件5用于实现触摸式脉冲控制电子开关，具有照明和警示多用控制功能，照明和警示转换开关组件5设于密封外壳体4外侧，与印制线路板10、线圈骨架与感应线圈绕组8、超级电容12和发光二极管13等电连接组成一个电回路。照明和警示转换开关组件5设有4个固定柱、一个印制线路板、软性薄膜、电触片和2个微型电连接件，软性薄膜置于电触片上，其下依此是印制线路板、固定柱和2个微型电连接件。
密封外壳体4采用透明的高强度塑料或工程塑料制成，以便使用者能够清晰观赏摇动充电时密封外壳内部的运动效果。
非接触式磁能感应开关套件6设有2个固定柱、滚轴、磁铁、2片触片、2个插销和感应模块，感应模块固定在滚轴一例，感应模块内配置磁铁，感应模块内的磁铁正对2片触片，非接触式磁能感应开关套件6通过其两个平行外延的固定柱与密封外壳体4相连。
内胆7设于密封外壳体4内，用于容纳永磁体9和支撑线圈骨架与感应线圈绕组8。内胆7与密封外壳体4精密配合，确保工作时无机械噪音和内部位移。
线圈骨架设于设于内胆7外周的中间对称部分，感应线圈设有2组绕组，感应线圈设于线圈骨架上，圆柱形永磁体9设于内胆7内，在内胆7内能够无摩擦地快速自如穿梭移动，永磁体9用于产生线圈切割永磁体磁力线的相对运动并产生电能。永磁体9选用高能稀土或其他高性能磁体(如SMCo，Alnico，NdFeB，磁性塑料等)，可采用烧结或粘结成型。
印制电路板10设于密封外壳体4内的上中部，位于线路座11内，印制电路板10上焊接有照明与闪烁警示多功能线路控制芯片和电源整流控制电路，该印制电路板10与感应线圈绕组8、超级电容12、发光二极管13和照明和警示转换开关组件5电连接。
圆柱形结构的线路座11上端开口容纳印制线路板10和超级电容12，下端设计成半密封结构支撑内部件和固定前限位保护垫组件17。前限位保护垫17和后限位保护垫18设于内胆7前后端，用于限定永磁体在内胆内穿梭运动的范围，减少永磁体对内胆前后两端部的撞击。前限位保护垫17和后限位保护垫18选用磁铁或弹性体。
采用圆柱形或长方形结构的超级电容12设于密封外壳体4内，位于内胆6与印制电路板10之间，与印制电路板10一起置于线路座11内，超级电容12与印制电路板10上的电源整流电路输出端电连接。超级电容的容量选择不宜过大或过小，其不含任何污染环境的化学成分，具有高安全性能(防爆)和长使用寿命(10年以上)的特点。
发光二极管13位于密封外壳体4前部。发光二极管13采用超高亮度或功率LED，LED光色可采用白色、红色、蓝色、绿色或其他色系，LED置于印制线路板上面正中间和光学反射器14底部，与印制电路板10电连接，LED向前发射的光线经过光学反射器14和前面的汇聚透射镜头19后被转化成高效的平行光或准平行光，达到照明或闪烁警示等作用。
圆锥面形或抛物面形的光学反射器14设于密封外壳体4内前部、发光二极管13上部和密封外壳体4头部三角支架16的中间。
光学密封头罩15设于密封外壳体4的前端，光学密封头罩15设有密封O-形环。
三角支架16设置于密封外壳体4底部的环形固定座上，三角支架16的3根支架可以自由伸缩和拆卸。
吊绳孔20设于密封外壳体4的底座外侧，用于穿系绳索或带子，便于携带或悬挂。
三角支架的3根支架向上合拢时与密封外壳体平行，同时与密封外壳体颈部设置的3个卡环对应定位，向下撑开时与垂直轴成一角度(小于90度范围自由选择)，增加底部支撑面积，提高本发明的直立稳定性。
图4给出本发明实施例的电路组成原理图。在图4中，线圈骨架与感应线圈绕组上设有2组感应线圈绕组81和82，永磁体9设于2组感应线圈绕组81和82内，2组感应线圈绕组81和82分别与2个整流回路44和45连接，超级电容12与整流回路44和45并联，感应磁能舌片开关47的两端分别接超级电容12和稳压模块48，闪烁警示控制模块49的输入和输出端连接照明和闪烁警示切换开关410，超高亮度或功率发光二极管411接闪烁警示控制模块49输出端。
充电永磁体9采用2组感应线圈绕组，实现照明和闪烁警示2种基本功能。充电永磁体9可在2组感应线圈绕组81和82中自由上下、左右或前后穿梭运动，感应线圈绕组81和82分别与2个整流回路44和45组成充电回路。储能超级电容12与感应磁能舌片开关47、稳压模块48组成一个输出电压稳定回路。闪烁警示控制模块49、照明和闪烁警示切换开关410和超高亮度或功率发光二极管411组成放电回路，实现照明和闪烁警示灯的双功能。为了保护超高亮度或功率发光二极管411，可以附加利用齐纳二极管或限流电阻等制成的限流限压保护电路。高亮度或功率发光二极管虽然是一种低功耗、小电流的固态元件，但要使其有效工作，还需要足够大的冲击压或导通电压。采用2组(或更多组)感应线圈绕组81和82的设计，不仅可以有效提高充电电压，而且可缩短充电时间，优化充电、储能和发光的整体效率。相应的印制线路板可以设计成圆型、长方形或其他特使形状，采用散立元件或贴片元件，也可制作成单面的或双面线路板，以适合不同尺寸要求和空间限制，当重复上下、左右或前后手摇发电时，闭合回路中就会产生交变感应电流，此电流经过适当整流后，以电位能形式重复储存于高能量密度的超级电容12中。当需要使用该电能时，启动感应磁能舌片开关47和照明和闪烁警示切换开关410，通过超级电容12缓慢放电至发光效率很高、功耗极低的超高亮度或功率发光二极管411，使之转换成高效光能，最后利用精密的光学镜头和反射器，将超高亮度或功率发光二极管411的准点光源经过适当汇聚并发散成所需要的大光斑光束，实现照明、闪烁警示和应急、安全发光等用途。
当本发明作为照明使用时，可提供优质的明亮均匀的聚光光斑，射程可达15～30m，每次满充电后，可持续照明1～2h。当本发明作为闪烁警示使用时，其发光面积大，水平方向均匀分布，可视范围广，能满足交通安全警示要求，每次满充电后，可持续闪烁警示2～3h。
本发明的主体采用全封闭式优质工程塑料或其他非金属高档密封外壳体，利用高频超声波技术或其他焊接技术将外壳体等准确紧密地熔接成一体，将内部光学、电学、机械等不同系统集成一个不可拆卸的有机紧固结构，同时利用安置在密封外壳体外侧的非接触磁能感应开关套件控制内部电子器件，达到防爆、防水、防振、防腐蚀和防高低温的目的。
本发明采用防爆、防腐、防故障的永久性非接触磁能感应开关，该开关由非接触磁能感应开关套件和干簧管组成，非接触磁能感应开关套件由两个固定柱、一个滚轴、两个插销和一个感应模块组成。这是一个与本发明内部结构完全独立的结构，无需任何线路或回路连接内部结构，因此能够确保本发明的防水性。开关的感应模块固定在滚轴一侧，内配置防锈、防氧化、防去磁处理的特殊稀土磁铁，通过滚轴的前后转动改变感应模块的位置来决定野营灯的“开”和“关”动作。当滚轴向上转90度时，感应模块中的稀土磁铁正对照明器内部电子线路内低电压干簧管的两触片，使其分别进行不同极性的极化，从而两触片吸合，使照明器内部线路形成回路，达到“开”的目的，点亮超高亮度发光二极管进行照明。当滚轴向下转90度时，稀土磁铁的磁场使得干簧管的两触片失去磁性，促使两触片分离，达到“关”的目的，关掉LED。同时整体开关在照明器的“颈部”通过其两个平行外延的固定柱与外壳相连，能够在近距离透过外壳而遥感控制内部电子线路的“开”和“关”的操作。由于滚轴的前后转动是个简单的无摩擦物理运动，无需复杂的机械结构和传动装置，同时干簧管内充有惰性气体能够避免两触片永久极化(只有当外在磁场处于某个角度时才发生极化吸合)，因此本发明的开关可以实现几十万次无故障操作。
本发明以绿色环保、比容量高、内阻低、充电时间短、充放电效率好、安全性和可靠性好的超级电容作为储能系统，彻底解决传统蓄电池的维护回收和环境污染等问题。超级电容的活性物质在电极表面或者体相中的二维或准二维空间中进行高度可逆的电化学吸附和脱附，发生n型和p型元素掺杂和去掺杂反应，产生与电极电荷有关的“双电层电容”。由于这些电化学反应不破坏电极结构，其最终循环使用寿命可高达50万次。超级电容储能系统的设计主要是要考虑其体积、容量、电压、电流、漏电、脉冲响应等参数。在规定的充电时间要求下，若要延长有效照明和闪烁警示时间，可适当提高超级电容的电容量，并增加感应线圈和相应整流电路的组数，但同时也必须相应优化磁路设计，确保充电回路的高效性。
本发明采用双反射光学系统，由于单个LED发出的光大部分是发散的，汇聚光斑效果较差，无法形成一束完整均匀的平行光束，不适宜直接用在便携式发光器或照明器上。有些照明器或警示灯具采用LED阵列以扩大光源发射面积，从而直接形成一束光束，但光束均匀度一般较差，会随LED的个数和每个LED的色调质量而变化。本发明充分利用双反射光学系统的优势，可精确设计上、前光学反射器的焦距、曲度、面径、厚度，面径、发散角度，间距等参数，实现基于单个超高亮度或功率LED光源的完整均匀的单环型明亮光束。为了更准确地投影单环型光斑，也可在超高亮度或功率LED和前光学反射器之间添置一个光学双凸镜头。
由于人体动能由单手不断产生，动能-电能-光能的转换可以永不停息，其操作不受外界影响，可以全天候随时随地持续可靠使用。
值得强调的是本发明能够在以上多种基本功能(照明和灯光闪烁警示等)的基础上添加对外充电接口、收音机、警笛、温度计和其他具有便携特色的新型功能模块，紧紧围绕本发明技术自我发电、随机发电、全天候发电的独特优势，拓展技术应用和功能延伸。对外充电接口可以安置在本发明产品底部或侧面部，设计提供稳定电压的直流输出，为移动手机、对讲机或其他带有充电接入口的电器终端应进行急充电服务；高保真收音机模块(如调频、调幅和短波)在21世纪已越来越小型化，性能越来越卓越，功耗越来越低，很容易与本发明产品有机结合，收音机模块可集成嵌入在本发明产品的线路板上，其微型外置式喇叭出口可配置在产品侧面中上端，以提高声音输出效果；警笛功能模块的配置与收音机模块类似，用蜂鸣器发声；温度计的传感器可以采用金属片式或其他外露式的，紧贴本发明产品侧面合适部位，从外观看几乎不被察觉，其电源供应也可由本发明采用的超级电容来保证。
权利要求
1.再生式免电池警示照明发光二极管环保多用灯，其特征在于设有灯罩帽、透射灯罩、发光二极管透镜灯头、外壳体、照明和警示转换开关组件、非接触式磁能感应开关套件、内胆、线槽或线圈骨架、感应线圈、永磁体、印制电路板、线路座、超级电容、发光二极管、光学反射器和光学密封头罩，灯罩帽和发光二极管透镜灯头分别设于透射灯罩的前后端，发光二极管透镜灯头上装有双凸或单凸汇聚透射镜头，发光二极管透镜灯头设置于发光二极管和光学反射器之前，发光二极管透镜灯头外侧配有定型头圈；照明和警示转换开关组件设于外壳体外侧，与印制线路板、感应线圈绕组、超级电容和发光二极管电连接组成一个电回路；非接触式磁能感应开关套件设有2个固定柱、滚轴、磁铁、2片触片、2个插销和感应模块，感应模块固定在滚轴一侧，感应模块内配置磁铁，感应模块内的磁铁正对2片触片，非接触式磁能感应开关套件通过其两个平行外延的固定柱与密封外壳体相连；内胆设于外壳体内；线槽或线圈骨架设于内胆的外周，感应线圈设有至少1组绕组，感应线圈设于线槽或线圈骨架上，永磁体设于内胆内；印制电路板设于密封外壳体内的上中部，位于线路座内，印制电路板上焊接有照明与闪烁警示双功能线路控制芯片和电源整流控制电路，印制电路板与感应线圈绕组、超级电容、发光二极管和开关组件电连接；线路座上端开口容纳印制线路板和超级电容，下端半密封支撑内部件和固定前限位保护垫组件；超级电容设于外壳体内，位于内胆与印制电路板之间，与印制电路板一起置于线路座内，超级电容与印制电路板上的电源整流电路输出端电连接；发光二极管位于外壳体前部；光学反射器设于外壳体内前部、发光二极管上部和外壳头部三角支架的中间；光学密封头罩设于外壳体的前端。
2.如权利要求1所述的再生式免电池警示照明发光二极管环保多用灯，其特征在于灯罩帽的下表面为圆弧或三角形反射面，并镀成镜面，透射灯罩为中空圆柱形或尖锥形灯罩，在透射灯罩侧面刻有均匀排列的半球型或五角、六角锥形漫透射面。
3.如权利要求1所述的再生式免电池警示照明发光二极管环保多用灯，其特征在于照明和警示转换开关组件设有4个固定柱、一个印制线路板、软性薄膜、电触片和2个微型电连接件，软性薄膜置于电触片上，其下依此是印制线路板、固定柱和2个微型电连接件。
4.如权利要求1所述的再生式免电池警示照明发光二极管环保多用灯，其特征在于线槽或线圈骨架设于内胆外周的中间对称部分，线槽或线圈骨架内感应线圈设有至少1组绕组。
5.如权利要求1所述的再生式免电池警示照明发光二极管环保多用灯，其特征在于永磁体为圆柱形永磁体。
6.如权利要求1所述的再生式免电池警示照明发光二极管环保多用灯，其特征在于线路座为圆柱形结构。
7.如权利要求1所述的再生式免电池警示照明发光二极管环保多用灯，其特征在于发光二极管为超高亮度发光二极管或功率发光二极管。
8.如权利要求1所述的再生式免电池警示照明发光二极管环保多用灯，其特征在于发光二极管置于印制线路板上面正中间和光学反射器底部，与印制电路板电连接。
9.如权利要求1所述的再生式免电池警示照明发光二极管环保多用灯，其特征在于在内胆前后端最好设有前限位保护垫和后限位保护垫。
10.如权利要求1所述的再生式免电池警示照明发光二极管环保多用灯，其特征在于外壳体底部设有三角支架。
全文摘要
再生式免电池警示照明发光二极管环保多用灯，涉及一种半导体照明器具。提供一种无需电池与化学能、杜绝污染能源的再生式免电池警示照明LED环保多用灯。灯罩帽和LED透镜灯头设于透射灯罩前后端，LED透镜灯头设于LED和光学反射器前；转换开关组件设于壳体外侧，磁能感应开关套件与密封外壳体相连；内胆设于外壳体内；线圈骨架设于内胆外周，永磁体设于内胆内；电路板位于线路座内，线路座上端开口容纳线路板和超级电容，下端半密封支撑内部件和固定前限位保护垫组件；超级电容设于外壳体内，位于内胆与电路板之间；LED位于外壳体前部；光学反射器设于外壳体内前部、LED上部和外壳头部三角支架的中间；光学密封头罩设于壳体前端。
文档编号F21V13/04GK1967044SQ20061013523
公开日2007年5月23日 申请日期2006年11月16日 优先权日2006年11月16日
发明者王亚军 申请人:王亚军