一种无人机夜航灯及其加工方法与流程

文档序号：17007701发布日期：2019-03-02 02:06阅读：524来源：国知局

本发明涉及一种夜航灯，具体涉及一种无人机夜航灯及其加工方法。

背景技术：

无人机夜航灯在无人机进行夜间航行时具有重要的指导作用。现有的无人机夜航灯通常是将灯珠与驱动电路集成到一块电路板上，然后用胶粘剂将电路板粘在底座上，最后用透明灯体胶粘封装。其中，灯体采用塑料制作，将电路板胶粘在其内部后封装制成夜航灯，该方法加工的夜航灯内部存在缝隙，非密闭的内部空间将直接影响灯体及灯珠电路的抗震能力。特别是当无人机在恶劣环境下飞行时，由于其夜航灯驱动电路板采用胶粘剂固定，并且在灯体内部没有填充材料，飞行中遇到震动将对内部电路带来一定的物理损伤。此外，直接将灯珠电路与驱动电路集成在同一块电路板上也不利于各元器件的散热，从而降低夜航灯的使用寿命。

目前，夜航灯驱动方式主要由电阻限流驱动和线性电源驱动。其中，电阻限流驱动方式是在恒定电压下利用电阻进行限流，以实现输出电流恒定。由于输出电流没有反馈，属于简单的开环控制，其输出电流波动较大、恒流效果相对较差。此外，使用电阻限流造成整个电路效率低。采用线性电源驱动方式如果降压过大，会导致芯片发热严重，不利于夜航灯的使用寿命，同时电源效率低下，相当一部分电压被浪费掉了。

夜航灯闪烁的主要手段是利用mcu产生pwm(脉宽调制)，通过其高低电平控制驱动电路的通断，间接实现led的闪烁。由于常见的mcu供电电源为5v或3.3v，无人机系统供电电源为28v，故需要进行二级降压处理。常见的降压方法是利用dc/dc降压芯片进行降压，电路结构复杂，电路板体积大。

技术实现要素：

为了解决现有无人机夜航灯抗震性差，散热不良，使用寿命短，在恶劣环境中工作性能差的技术问题，本发明提供了一种无人机夜航灯。

本发明的技术解决方案是：一种无人机夜航灯，其特殊之处在于：无人机夜航灯包括串联灯珠电路板、夜航灯驱动电路板、闪烁控制电路板、灯座和灯体。

所述串联灯珠电路板包括串联的多个电路板和分别设置在各电路板上的灯珠。

所述灯座的底板中部形成凸起，所述凸起的内部形成灯座内腔；串联的灯珠电路板分别固定于所述凸起的顶面及侧面，所述凸起的侧壁设有第一注胶孔；灯座底板的凹槽内镶嵌夜航灯驱动电路板和闪烁控制电路板；凹槽底部设置第二注胶孔；灯体为透明介质，包裹在灯座及串联灯珠电路板的上表面并充满灯座内腔。

所述夜航灯驱动电路板输入端接闪烁控制电路板，输出端接串联灯珠电路板。

进一步地，为了结构更紧凑，所述驱动电路板和闪烁控制电路板平行镶嵌于灯座底板的凹槽内。

进一步地，为了安装更方便，所述灯珠电路板分别粘贴于所述凸起的顶面及侧面。

进一步地，所述灯体为灌封胶。

进一步地，为了元器件的散热性更好，所述灯座为金属材质。

进一步地，为了使夜航灯的光照强度保持恒定，所述夜航灯驱动电路板包括降压芯片u1、电容c1、电容c2、电容c4、肖基特二极管d1、电感l1、电阻r1；所述降压芯片u1的电源输入端vin用于接电源正极，肖基特二极管d1的阳极接降压芯片u1的电源输入端vin，其阴极接降压芯片u1的开关输出端sw；降压芯片u1的电源输入端vin和输出电流感应端sen之间接电阻r1；降压芯片u1的开关输出端sw接电感l1的一端；电容c1一端接降压芯片u1的输出电流感应端sen，另一端接电感l1的一端；降压芯片u1的接地端gnd接地；电容c2一端用于接电源正极，另一端接地；电容c4和电容c2并联设置；降压芯片u1的调光控制端dim接闪烁控制电路板(3)。

进一步地，为了使夜航灯具有闪烁功能，所述闪烁控制电路板包括定时器芯片u2、电阻r3、电阻r4、电容c5、电容c6；定时器芯片u2的电源输入端vin用于接电源正极；电阻r3的一端用于接电源正极，另一端接定时器芯片u2的输出使能端dcenb；定时器芯片u2的输出端out接降压芯片u1的调光控制端dim；定时器芯片u2的接地端gnd接地；电阻r4一端接定时器芯片u2的输出设置端disc，另一端接定时器芯片u2的阻容连接端crt；电容c5一端接定时器芯片u2的阻容连接端crt，另一端接地；电容c6一端用于接电源正极，另一端接地。

进一步地，所述串联灯珠电路板包括串联设置的灯珠d2、灯珠d3、灯珠d4、灯珠d5、灯珠d6。灯珠d2的阳极接降压芯片u1的输出电流感应端sen和电容c1的共同端，其阴极接灯珠d3的阳极。灯珠d3的阴极接灯珠d4的阳极，灯珠d4的阴极接灯珠d5的阳极，灯珠d5的阴极接灯珠d6的阳极，灯珠d6的阴极接所述电容c1的另一端。

同时，本发明还提供了一种上述无人机夜航灯的加工方法，其特殊之处在于它的步骤如下：

步骤1)加工灯体模具；

根据设计的灯体形状设计相应的模具，然后加工模具，再进行模具合格性测试；

步骤2)装配灯座；

将灯珠电路板安装在灯座顶部，和闪烁控制电路板镶嵌在灯座的凹槽内；

步骤3)灯体成型；

将已装配好的灯座置于模具内，向模具内部注入配置好的灌封胶，然后使灌封胶冷却形成的灯体与灯座成为一体。

进一步地，所述步骤3)灯体成型，具体步骤如下：

3.1打磨、清洗模具

用油稀释研磨膏后用研磨膏打磨模具，然后清洗模具；

3.2将模具涂抹脱模剂并烘干

清洗模具后，在模具内部及灯座4底板的下表面涂抹脱模剂，第一次需要涂抹5遍，再次加工需涂抹1至2遍；将模具及灯座4电路板放置在加热台上进行加热，加热20至30分钟(务必去除水分)；

3.3配胶并加热

按质量配比配置灌注胶，每个夜航灯需用胶不大于12克；将配置好的灌封胶放置在预热台上加热，温度55-60℃；

3.4灌封胶真空脱泡

灌封胶放入真空罐进行真空脱泡，目视气泡排出后恢复常压；

3.5灯座内部注胶

使用针管将加热后的灌封胶注入灯座4内部；

3.6模具内部注胶

注胶后将已安装电路板的灯座4放入模具，并在模具中加入灌封胶，液面到达模具上表面80％的位置；

3.7判断胶水内部是否有气泡

若胶水内部有气泡则进入步骤3.8；若胶水内部无气泡则进入步骤3.9；

3.8将模具整体放入真空罐，真空排泡；拿出产品再次补充灌封胶，再真空排泡，2次排泡需要较长时间真空保压并加热，待无气泡溢出为止；

3.9冷却灌封胶

待模具内的胶水半凝固时进行观测，如需补充胶水，进行补充然后等待凝固即可；如不需补充胶水，直接等待凝固即可；

3.10取出夜航灯

待到模具内胶水完全凝固后，取出制作完成的夜航灯。

本发明相比现有技术的有益效果是：

1、本发明利用模具注胶灌封，使灯体与灯珠、底座及电路板成为一个整体，有效地增强了夜航灯的抗震性，增强其在恶劣环境下的工作能力；夜航灯驱动电路板、灯珠电路板和闪烁控制电路板均固定在灯座上，有效地提高了灯珠等元器件的散热能力，从而延长了夜航灯的使用寿命。

2、本发明利用注胶灌封方式形成的灯体可以提高夜航灯的透光性。

3、本发明采用降压驱动芯片及其外部电路搭建，通过调整外围电阻值的大小，能够使夜航灯在输入电压较宽范围内(如15v～28v)，均可使灯珠以恒定电流工作、使其发光强度保持不变，从而避免由输入电压变化对灯珠光强带来的影响，延长了夜航灯的使用寿命。

4、本发明利用定时器实现夜航灯定频闪烁，采用较少的元器件搭接电路，不仅缩小了电路板的体积，同时不需要通过外接微控制器实现闪烁控制，增强了电路的可靠性。

5、本发明中的驱动电路板和闪烁控制电路板平行镶嵌于灯座底板的凹槽内，结构更紧凑。

6、本发明中的灯珠电路板分别粘贴于灯座凸起的顶面及侧面，安装更方便。

7、本发明中的灯座为金属材质，电路元器件的散热性更好。

附图说明

图1是本发明一个实施例的主视图；

图2是该实施例的俯视图；

图3是该实施例中的灯座的主视图；

图4是该实施例中的灯座的俯视图；

图5是图3的a-a剖视图；

图6是该实施例的电路示意图；

图7是该实施例中的夜航灯驱动电路板的电路图；

图8是该实施例中的闪烁控制板的电路图；

图9是该实施例中的灯珠电路板的电路图；

图10是该实施例中的crt电压上升时间t1和下降时间t2图；

图11是该实施例中的输出pwm波形图；

图12是该实施例加工方法的流程框图；

图13是该实施例加工方法中加工灯体模具的流程图；

图14是该实施例加工方法中的流程图；

图15是该实施例加工方法中灯体成型的流程图；

图中附图标记为：1-串联灯珠电路板，101-灯珠，102-灯珠电路板，2-夜航灯驱动电路板，3-闪烁控制电路板，4-灯座，401-凹槽，402-灯座内腔，403-安装孔，404-第一注胶孔，405-第二注胶孔，5-灯体。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步的描述。

参照图1，一种无人机夜航灯，包括串联灯珠电路板1、夜航灯驱动电路板2、闪烁控制电路板3、灯座4和灯体5。

参照图2、图3、图4、图5，灯座4为金属壳体，灯座4的底板中部形成凸起，凸起的内部形成灯座内腔402；串联灯珠电路板1固定于凸起的顶面及侧面；凸起的侧壁设有第一注胶孔404。灯座4底板的凹槽401内镶嵌夜航灯驱动电路板2和闪烁控制电路板3；凹槽401底部设置第二注胶孔405。灯体5为灌注胶，包裹在灯座4及串联灯珠电路板1的上表面并充满灯座内腔402。

夜航灯驱动电路板2输入端接闪烁控制电路板3，输出端接串联灯珠电路板1。

为了使夜航灯在满足照明的条件下，体积更小，本实施例中采用了一种异形灯珠电路板，即串联灯珠电路板1，将每个灯珠101设置在相应独立的灯珠电路板102上，然后用导线将灯珠电路板102串联起来。由于灯珠电路板102上设置与灯珠101连接的导线；将各灯珠电路板102串联，从而实现各灯珠101之间的串联。

为了便于安装，灯座4的底板上设置两个安装孔403，安装孔403相对于灯座4短边的中心线对称设置。

参照图6，夜航灯驱动电路板2和闪烁控制电路板3的工作电源均由机载电源提供，机载电源为28v电源。闪烁控制电路板3的输入端连接机载电源，输出端连接夜航灯驱动电路板2的输入端；夜航灯驱动电路板2的输入端连接机载电源，输出端连接串联灯珠电路板1。

参照图7，夜航灯驱动电路板2采用降压芯片及其外部电路搭建，通过调整外围电阻值的大小能够在较宽的供电电压范围内输出恒定的电流。此电路板包括降压芯片u1，电容c1，电容c2，电容c4，肖基特二极管d1，电感l1，电阻r1。

磁珠l2的一端接机载电源正极，磁珠l2的另一端降压芯片u1的电源输入端vin；肖基特二极管d1的阳极接降压芯片u1的电源输入端vin，其阴极接降压芯片u1的开关输出端sw。降压芯片u1的电源输入端vin和输出电流感应端sen之间接电阻r1；电阻r2和电阻r1并联设置；降压芯片u1的开关输出端sw接电感l1的一端；电容c1一端接降压芯片u1的输出电流感应端sen，另一端接电感l1的一端；降压芯片u1的接地端gnd接地。电容c2一端接机载电源正极，另一端接地。电容c4和电容c2并联设置，电容c3并联在电容c4和电容c2之间。降压芯片u1的调光控制端dim接闪烁控制电路板。

参照图9，串联灯珠电路板1包括串联设置的灯珠d2、灯珠d3、灯珠d4、灯珠d5、灯珠d6。灯珠d2的阳极接降压芯片u1的输出电流感应端sen和电容c1的共同端，其阴极接灯珠d3的阳极。灯珠d3的阴极接灯珠d4的阳极，灯珠d4的阴极接灯珠d5的阳极，灯珠d5的阴极接灯珠d6的阳极，灯珠d6的阴极接所述电容c1的另一端。

夜航灯输出端电流iout的大小通过调整电阻r1、r2的阻值调整，二者关系如下：

vsen＝0.1v

rsen＝(r1·r2)/(r1+r2)

iout＝vsen/rsen

参照图8，闪烁控制电路板3采用555定时器实现pwm输出，通过高低电平控制夜航灯驱动电路的通断，间接实现灯珠101固定频率的闪烁。此电路板包括机载电源、定时器芯片u2，电阻r3、电阻r4，电阻c5，电阻c6。

定时器芯片u2的电源输入端vin接机载电源正极。电阻r3的一端接机载电源正极，另一端接定时器芯片u2的输出使能端dcenb。定时器芯片u2的输出端out接降压芯片u1的调光控制端dim；定时器芯片u2的接地端gnd接地；电阻r4一端接定时器芯片u2的输出设置端disc，另一端接定时器芯片u2的阻容连接端crt；电容c5一端接定时器芯片u2的阻容连接端crt，另一端接地。电容c6一端接机载电源正极，另一端接地。

参照图10，闪烁频率由电阻rcrt和电容ccrt的大小共同控制实现。在上述电路中，利用电阻rcrt和电容ccrt的充放电过程使其输出产生高低变化的电压。具体实现方法如下：

其中：

t1：电压上升时间；

δvcrt：充放电压差，δvcrt＝vcrt_cha-vcrt_dis；

icrt_so：充电电流典型值，取35ua；

其中：

t2：电压下降时间；

rd：内部放电电阻，取50ω；

vcrt_cha：充电电压，取1.1v；

vcrt_dis：放电电压，取3v；

参见图11，555定时器的pwm输出如下：

pwm频率：

占空比

因此，根据上述公式(1)至公式(4)可得，电阻rcrt和电容ccrt的大小分别为：

ccrt＝t1+(icrt_so/δvcrt)公式(5)

rcrt＝-t2/[ccrt×ln(vcrt_cha/vcrt_dis)]-rd公式(6)

参照图12、图13、图14、图15，同时，本发明还提供了一种上述无人机夜航灯的加工方法，其步骤如下：

步骤1)加工灯体磨具，具体步骤如下：

1.1设计灯体形状；

1.2设计灯体模具结构；

1.3加工灯体模具；

1.4灯体模具合格性测试。

步骤2)装配灯座4，具体步骤如下：

2.1焊接、修整电路：

焊接串联灯珠电路板1、夜航灯驱动电路板2和闪烁控制电路板3；修整焊接好的各电路板的边缘，去除毛刺；

2.2粘接串联灯珠电路板1：

使用导热密封硅胶将串联灯珠电路板1粘接在灯座4顶部及侧面，放置不少于6小时；

2.3粘接夜航灯驱动电路板2及闪烁控制电路板3；

使用导热密封硅胶将夜航灯驱动电路板2及闪烁控制电路板3粘接在灯座4的底板内，放置不少于6小时；

2.4上电检测电路是否正常

用导线将串联灯珠电路板1与夜航灯驱动电路板2及闪烁控制电路板3连接，其中，夜航灯驱动电路板2上需要打两个直径约2.5mm的排气孔。加电测试夜航灯是否正常点亮；如正常点亮，进入步骤2.5；如未正常点亮则进入步骤2.1。

2.5清洗各电路板

用酒精清洗串联灯珠电路板1、驱动控制电路板2和闪烁控制电路板3；

步骤3)灯体成型，具体步骤如下：