CN113446530A - 一种灯头及矿灯 - Google Patents

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CN113446530A CN202110785582.9A CN202110785582A CN113446530A CN 113446530 A CN113446530 A CN 113446530A CN 202110785582 A CN202110785582 A CN 202110785582A CN 113446530 A CN113446530 A CN 113446530A
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宋林静
黄阳彪
杨锋
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Abstract

本发明涉及照明技术领域，公开了一种灯头以及使用了该灯头的矿灯，包括能相互连接的顶壳和底壳以及设置于连接的顶壳和底壳内的光源组件。顶壳包括出光面、透镜和顶壳体。透镜为环状，内缘与出光面相连，外缘与顶壳体相连，出光面、透镜和顶壳体一体注塑成型；光源组件包括光源，光源被配置为能发出朝向出光面和透镜的光束，并且光源与透镜同轴设置。本发明提供的一种灯头及矿灯，其中透镜可以对光源发出的光束进行散光或者聚光，以达到扩大照射广角或者聚焦光束的作用，并且此方法的出光面上没有出光暗影，保证了灯头的出光照明效果。

Description

一种灯头及矿灯
技术领域
本发明涉及照明技术领域，尤其涉及一种灯头及矿灯。
背景技术
LED灯在日常生活中以及工业领域中越来越多，例如便携户外照明探险灯、工矿灯、手电筒等照明设备，在实际运用中，灯头需要较强的聚焦亮度或较大的照射广角。
为了获得较大的照射广角，现有技术中，矿灯通常在光源照射方向的正前方设置一个反光台，反光台的顶面正对光源，光源发出的光束经过反光台的反射后向更大范围扩散，从而扩大了照射广角。该方案由于反光台的存在，使得光束中心始终会存在暗影，影响了实际使用效果。另外，现有技术中还有在矿灯上设置动力机构，通过动力机构驱动调节灯壳内部的遮光板，从而使得遮光板照射角度的变大，实现扩大照射广角的方案。此类通过动力机构驱动灯壳内部的遮光板的方案结构比较复杂，成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种灯头及矿灯，以结构简单、成本低的设计方案解决了现有技术方案中改变照射广角与存在光束阴影的矛盾。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种灯头及矿灯，包括能相互连接的顶壳和底壳以及设置于连接的所述顶壳和所述底壳内的光源组件；
所述顶壳包括出光面、透镜和顶壳体；所述透镜为环状，内缘与所述出光面相连，外缘与所述顶壳体相连，所述出光面、所述透镜和所述顶壳体一体注塑成型；所述光源组件包括光源，所述光源被配置为能发出朝向所述出光面和所述透镜的光束，并且所述光源与所述透镜同轴设置。
优选地，所述顶壳上设有胶槽，所述底壳上设有凸起，和/或所述顶壳上设有凸起，所述底壳上设有胶槽，所述顶壳和所述底壳粘接。
优选地，所述顶壳上设有卡环，所述底壳上设有卡凸，和/或所述顶壳上设有卡凸，所述底壳上设有卡环，卡凸与卡环卡接。
优选地，所述顶壳体内侧设有朝向底壳的阶梯面，所述光源组件与所述阶梯面抵接。
优选地，所述顶壳体内侧设有凸环，所述光源组件与所述凸环靠近所述底壳的一面抵接。
优选地，所述光源组件上设有抵接柱，所述抵接柱与所述顶壳抵接。
优选地，所述光源组件还包括反光杯和电路板，所述反光杯的底部设有梯形卡扣，所述电路板上设有安装孔，所述梯形卡扣能卡接于所述安装孔内；所述光源与所述电路板电性连接，且与所述反光杯同轴。
优选地，所述反光杯还设有镂空孔，所述镂空孔位于所述反光杯的底部，并且位于所述梯形卡扣的外侧，所述镂空孔能为所述梯形卡扣提供形变空间。
优选地，所述电路板还包括散热件。
一种矿灯，所述矿灯包括如上任一方案所述的灯头，还包括电缆线和电池盒，所述灯头通过所述电缆线与所述电池盒相连，所述电池盒内装有电池。
本发明的有益效果为：
本发明提供一种灯头及矿灯，将矿灯灯头顶壳的出光面、透镜和顶壳体一体注塑成型，在出光面和顶壳体之间设置透镜，透镜可以对光源发出的光束进行散光或者聚光，以达到扩大照射广角或者聚焦光束的作用。此方法的出光面上没有出光暗影，保证了灯头的出光照明效果。光源与透镜同轴设置保证了光源发出的光束到透镜更加均匀、对称，进而使照明效果均衡。
此外，相比于现有技术中的矿灯螺纹装配的技术方案，本发明将矿灯灯头的镜片和壳体一体注塑成型，解决了现有技术中装配结构复杂、成本高的问题。
附图说明
图1是本发明提供的灯头的剖视结构示意图；
图2是本发明提供的一种反光杯与顶壳体连接的剖视结构示意图；
图3是图2中提供的反光杯的结构示意图；
图4是图3中反光杯A-A剖面结构示意图；
图5是本发明提供的另一种反光杯与顶壳体连接的剖视结构示意图；
图6是本发明提供的再一种反光杯与顶壳体连接的剖视结构示意图；
图7是本发明提供的一种矿灯的结构示意图。
图中：
1-顶壳；11-出光面；12-透镜；13-顶壳体；131-阶梯面；132-凸环；
2-底壳；
3-光源组件；31-光源；32-抵接柱；33-反光杯；331-梯形卡扣；332-镂空孔；34-电路板；
100-中心轴；101-胶槽；102-凸起；103-灯头；104-电缆线；105-电池盒。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
矿灯是矿用灯具或工矿灯具的简称，矿井里用的特制照明灯具的统称。因其使用场景不同，对于矿灯光束的使用要求不尽相同。对于探寻作业，要求矿灯照射范围尽量大，保证有足够大的可视范围；当具体作业时，则要求矿灯具有较强的聚焦亮度。
如图1所示，本实施方式提供一种灯头，可用作矿井内的照明使用。灯头包括能相互连接的顶壳1和底壳2以及设置于连接的顶壳1和底壳2内的光源组件3，此处连接包括扣合和粘接等连接方式。具体地，为实现顶壳1与底壳2的连接，顶壳1上设有胶槽101，底壳2上设有凸起102，顶壳1和底壳2粘接。于其他实施例中，也可以在顶壳1上设有凸起102，底壳2上设有胶槽101，顶壳1和底壳2粘接。除上述方案外，还可以在顶壳1和底壳2上均设置胶槽101和凸起102，顶壳1和底壳2粘接。相比于现有技术中的矿灯螺纹装配的技术方案，即在顶壳1上设置内螺纹，在底壳2上设置外螺纹；或在顶壳1上设置外螺纹，在底壳2上设置内螺纹，本发明将灯头103的顶壳1和底壳2通过胶槽101粘接密封形成一体结构，解决了现有技术中装配结构复杂、成本高的问题。
可选地，于其他实施例中，为实现顶壳1与底壳2的连接，还可以将顶壳1与底壳2卡接，示例性地，如顶壳1上还设有卡环，底壳2上还设有卡凸，和/或顶壳1上设有卡凸，底壳2上设有卡环，卡凸与卡环卡接，使顶壳1和底壳2之间固结更加牢固。可选地，为保证顶壳1与底壳2的连接可靠性，于其他实施例中，顶壳1与底壳2粘接的同时还进行卡接，即顶壳1与底壳2同时具有胶槽凸起副和卡凸卡环副。安装同时具有胶槽凸起副和卡凸卡环副的顶壳1与底壳2时，首先在胶槽101内涂好胶，然后将顶壳1与底壳2正对扣合，使凸起102粘接于胶槽101，同时使卡凸与卡环卡接，进而实现顶壳1与底壳2的装配。
可选的，顶壳1和底壳2的材料为PC+ABS，PC+ABS是聚碳酸酯(Polycarbonate)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)复合而成的热可塑性塑胶，结合了两种材料的优异特性，如ABS材料的成型性和PC的机械性、冲击强度和耐温、抗紫外线(UV)等性质。
为了获得较大的照射广角，现有技术中，矿灯通常在光源光照射方向的正前方设置一个反光台，反光台的顶面正对光源。光源发出的光束经过反光台的反射后向更大范围扩散，从而扩大了照射广角。该方案由于反光台的存在，使得光束中心始终会存在暗影，影响了实际使用效果。另外，现有技术中还有在矿灯上设置动力机构，通过动力机构驱动调节灯壳内部的遮光板，从而使得遮光板照射角度的变大，实现扩大照射广角的方案；此类通过动力机构驱动灯壳内部的遮光板的方案结构比较复杂，成本较高。
为此，本发明实施例提供一种灯头，使用环状透镜12替代了现有技术中的反光台、动力机构和遮光板，以达到扩大或聚集照射光的效果。上述透镜12与顶壳1一体注塑成型，成本低并且结构简单，解决现有技术方案中改变照射广角与存在光束阴影的矛盾。
继续参考图1，顶壳1包括出光面11、透镜12和顶壳体13，出光面11、透镜12和顶壳体13一体注塑成型。该方法制备的顶壳1解决了现有技术中顶壳1装配结构复杂、成本高的问题。此外，矿灯的使用环境通常较为恶劣，灰尘较多。在矿灯的使用过程中，灰尘容易从零件的连接缝隙处进入矿灯内部，堆积在出光面11、透镜12的内表面，最终影响矿灯的光照效果，造成出光阴影。一体注塑成型的方法密封效果更好，能够有效减少灰尘进入矿灯内部，延长矿灯的使用寿命。可选地，顶壳1的外表面喷涂有防尘涂料，进一步防止灰尘堆积。
本实施例中，出光面11为透明薄片。可选的，为便于制造，出光面11、透镜12和顶壳体13的材料相同，均可选用聚碳酸酯(Polycarbonate)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)复合而成的热可塑性塑胶。区别在于出光面11和透镜12需要光源透出，所以颜色透明，而顶壳体13通常需着色，以减少光源从1的侧边透出，减小亮度。
透镜12为环状，设置于出光面11和顶壳体13之间。需要解释说明的是，内缘和外缘分别指环透镜12的内圈和外圈边缘，而非透镜12的内、外表面。根据具体使用场景不同，透镜12的环状可以是圆环状、方形环状、三角环状甚至是异形环状。进一步具体地，透镜12可以是凸透镜也可以是凹透镜，可参考图1，当透镜12为凹透镜时，透镜12起到发散作用，可以扩大照射广角，适用于探寻作业，扩大矿灯照射范围，保证有足够大的可视范围；示例性地，如图1所示，未设置透镜时照射角度为90°，通过设置凹透镜，光线受凹透镜的发散作用向外扩散，扩大了20°的角度，因此灯头的照射广角增大为130°
如图2所示，当透镜12为凸透镜时，透镜12起到会聚作用，可以聚焦光束，适用于具体作业，保证矿灯具有较强的聚焦亮度。如此设置可以保证出光面11上没有出光暗影，同时可以利用透镜12达到扩大或者汇聚光束的作用。可选地，透镜12的材料通常包括塑料透镜和玻璃透镜两种，塑料透镜的成本更低，重量轻，相反的，玻璃透镜的成本较高，但成像效果较好。在本实施例中，透镜12的材料为塑料透镜。
在本实施例中光源组件3包括光源31、抵接柱32、反光杯33和电路板34。反光杯33是指用于对点光源进行聚光照明的反射器，通常为杯型，所以俗称反光杯。反光杯的材料通常包括：塑料反光杯、金属反光杯和玻璃反光杯。可选地，本实施例中为金属反光杯，使用金属板冲压、抛光制成，成本适中，耐温性较好。反光杯33的底部设置有通孔，光源31设置于通孔内，以保证光源31能发出朝向出光面11和透镜12的光束，并且光源31与透镜12同轴设置。需要详细说明的是，本实施例中同轴设置的轴线均为中心轴100。光源31与透镜12同轴设置保证了光源31发出的光束到透镜12更加均匀、对称，进而使照明效果均衡。进一步地，光源31与反光杯33同轴设置，此时反光杯33与透镜12也同轴，即透镜12、光源31和反光杯33三者同轴设置。可选地，本实施例中，光源31选用LED灯作为点光源。本实施例中，公开了的灯头为圆形，便于携带、聚光效果好。一个灯头内设置有一个LED灯，针对一些需要更高亮度的场合，可以设置多个LED灯，多个LED灯的设置方式可以呈直线、呈矩阵、呈圆周排列，其中呈圆周排列的多个LED灯与反光杯33和透镜12同轴，保证出光效果更均匀。进一步可选地，光源31与电路板34电性连接，电路板34用于控制光源31的开关、亮度等，当灯头内使用多个LED灯的时候，本领域技术人员可以根据使用场景所需亮度，通过控制其中几个LED灯打开进而控制灯头整体的亮度。其中控制方式为现有技术，在此不再赘述。
具体地，如图2-图3所示，为实现反光杯33和电路板34的连接，反光杯33的底部设有梯形卡扣331，电路板34上设有安装孔(图中未示出)，梯形卡扣331能卡接于安装孔内。如此设置提高了电路板34与反光杯33的连接稳定性，从而保证了光源31与反光杯33的中心聚合程度，提高了发光效果。梯形卡扣331设置有多个，多个梯形卡扣331沿反光杯33周向均匀设置，卡接更稳定。优选地，如图4所示，反光杯33还设有镂空孔332，镂空孔332位位于梯形卡扣331的外侧，并且与梯形卡扣331一一对应设置。镂空孔332能为梯形卡扣331提供形变空间，有利于梯形卡扣331与电路板34卡接时发生弹性形变及复位。
在反光杯33的开口端和出光面11之间设计有空隙，该空隙能够保证从光源31发出的光束能够穿过空隙照射到透镜12上，并且覆盖透镜12和出光面11的全部区域。透镜12能够起到聚光或者散光作用，以实现扩大照射广角或者聚焦光束的效果。具体地，光源31发射的光束一部分会直接通过出光面11照射到灯外，另一部分光束会照射到反光杯33上，经过反光杯33的第一次反射后，又射向出光面11和透镜12。此过程后仍有部分光束会被透镜12第二次反射到反光杯33上，此时反光杯33进行三次反射，以此保证光源31的大部分能量被照射到灯外。
进一步地，由于光源31发光时，灯具内部的温度会升高并保持在较高温度，所以电路板34还包括散热件，散热件可以增强光源组件3的散热效果，提高产品的可靠性。可选地，散热件可以为风扇、散热片或直接在电路板34上涂设散热涂层。
为实现光源组件3在顶壳1和底壳2内的安装固定，光源组件3的下方与顶壳1或底壳2连接(图中未示出连接结构)，限制光源组件3向靠近底壳2的方向移动，此处不限制连接方式。示例性地，光源组件3的下方可以通过抵接柱32与顶壳1或底壳2抵接。再或者顶壳1或底壳2设有连接槽，光源组件3***连接槽内与顶壳1或底壳2连接。示例性地，本实施例中光源组件3均是通过电路板34与底壳2实现上述连接。值得说明的是，结合上述散热件的描述，当散热件为散热片的时候，电路板34可以通过散热片与底壳2连接，在实现安装的同时还可以散热。至此已列举出三种可实施方案，其余更多方案不再一一列举。
继续参照图2和图3，为进一步限制光源组件3向靠近顶壳1的方向移动，当顶壳1扣合于底壳2上时，光源组件3还与顶壳1抵接。在本实施例中，为实现光源组件3与顶壳1的抵接，光源组件3上设有至少三个抵接柱32，抵接柱32与顶壳1抵接，以更好的固定光源组件3，从而使得光源组件3上的光源31出光更加平稳。优选地，抵接柱32设计为透明材料的刚性柱体，柱体形状不做具体限定，但柱体径向截面的最小宽度通常大于反光杯33的厚度，以保证抵接强度。抵接柱32选用透明材料，与反光杯33一体注塑成型，结构简单。如此设置保证了抵接柱32对31光源发射的光束和透镜12的反射光束不会造成影响，也不会形成照射阴影。
如图5所示，于第二实施例中，顶壳体13内侧设有朝向底壳2的阶梯面131。光源组件3与阶梯面131抵接，以限制光源组件3向靠近顶壳1的方向移动，更好的固定光源组件3，从而使得光源组件3上的光源31出光更加平稳且有足够的出光距离。优选地，光源组件3中的反光杯33与阶梯面131抵接。相较于上一实施例，由于减少了抵接柱对光的干扰，本实施例的出光效果更好。
如图6所示，于第三实施例中，顶壳体13内侧设有凸环132，光源组件3与凸环132靠近底壳2的一面抵接，以限制光源组件3向靠近顶壳1的方向移动，更好的固定光源组件3，从而使得光源组件3上的光源31出光更加平稳。优选地，光源组件3中的反光杯33与凸环132靠近底壳2的一面抵接。同理，与第一实施例相比，由于减少了抵接柱对光的干扰，本实施例的出光效果相对较好。
值得说明的是，上述光源组件3与顶壳1的抵接均是通过反光杯33的开口一侧与顶壳1实现。具体地，反光杯33的开口一侧设置有向外延伸的盘体，盘体与顶壳体13垂直，抵接柱32垂直设置于盘体上。在第二实施例中，反光杯33的盘体与阶梯面131抵接；在第三实施例中，反光杯33的盘体与凸环132抵接。
灯头的安装过程如下：电路板34上设置有光源31，反光杯33将光源31置于通孔后与电路板34通过梯形卡扣331卡接。将电路板34通过散热件抵接于底壳2，然后将顶壳1和底壳2连接，以使反光杯33与顶壳1抵接，保证光源组件3被固定在顶壳1和底壳2的内部空间中。安装后的透镜12、光源31和反光杯33三者同轴，进而保证灯头出光稳定、均匀。
如图7所示，本发明实施例还提供一种矿灯，矿灯包括如上任一方案所述的灯头103，还包括电缆线104和电池盒105，灯头103通过电缆线104与电池105相连。电池盒105内装有电池，电池为灯头103供电时，灯头103可实现照明功能。
可选地，电池为可充电式电池，以适应井下用电不便的情况，使用者可在井上完成电池的充电后，再于井下使用。具体地，电缆线104与灯头103或电池可拆卸连接，在需要充电操作，可拆下灯头仅针对电池进行充电，避免了灯头103的反复搬运，进而延长灯头103的使用寿命。可选地，灯头103可以是手持的，可以通过可拆卸连接设置于矿帽上，本领域技术人员可以根据使用场景进行设置。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种灯头，其特征在于，包括能相互连接的顶壳(1)和底壳(2)以及设置于连接的所述顶壳(1)和所述底壳(2)内的光源组件(3)；
所述顶壳(1)包括出光面(11)、透镜(12)和顶壳体(13)；所述透镜(12)为环状，内缘与所述出光面(11)相连，外缘与所述顶壳体(13)相连，所述出光面(11)、所述透镜(12)和所述顶壳体(13)一体注塑成型；所述光源组件(3)包括光源(31)，所述光源(31)被配置为能发出朝向所述出光面(11)和所述透镜(12)的光束，并且所述光源(31)与所述透镜(12)同轴设置。
2.根据权利要求1所述的一种灯头，其特征在于，所述顶壳(1)上设有胶槽(101)，所述底壳(2)上设有凸起(102)，和/或所述顶壳(1)上设有凸起(102)，所述底壳(2)上设有胶槽(101)，所述顶壳(1)和所述底壳(2)粘接。
3.根据权利要求1所述的一种灯头及矿灯，其特征在于，所述顶壳(1)上设有卡环，所述底壳(2)上设有卡凸，和/或所述顶壳(1)上设有卡凸，所述底壳(2)上设有卡环，所述卡凸与所述卡环卡接。
4.根据权利要求1所述的一种灯头，其特征在于，所述顶壳体(13)内侧设有朝向底壳(2)的阶梯面(131)，所述光源组件(3)与所述阶梯面(131)抵接。
5.根据权利要求1所述的一种灯头，其特征在于，所述顶壳体(13)内侧设有凸环(132)，所述光源组件(3)与所述凸环(132)靠近所述底壳(2)的一面抵接。
6.根据权利要求1所述的一种灯头，其特征在于，所述光源组件(3)上设有抵接柱(32)，所述抵接柱(32)与所述顶壳(1)抵接。
7.根据权利要求1所述的一种灯头，其特征在于，所述光源组件(3)还包括反光杯(33)和电路板(34)，所述反光杯(33)的底部设有梯形卡扣(331)，所述电路板(34)上设有安装孔，所述梯形卡扣(331)能卡接于所述安装孔内；所述光源(31)与所述电路板(34)电性连接，且与所述反光杯(33)同轴。
8.根据权利要求7所述的一种灯头，其特征在于，所述反光杯(33)还设有镂空孔(332)，所述镂空孔(332)位于所述反光杯(33)的底部，并且位于所述梯形卡扣(331)的外侧，所述镂空孔(332)能为所述梯形卡扣(331)提供形变空间。
9.根据权利要求7所述的一种灯头，其特征在于，所述电路板(34)还包括散热件。
10.一种矿灯，其特征在于，所述矿灯包括如权利要求1-9中任一项所述的灯头(103)，还包括电缆线(104)和电池盒(105)，所述灯头(103)通过所述电缆线(104)与所述电池盒(105)相连，所述电池盒(105)内装有电池。
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