一种高暗度多功能自动变光焊接滤光镜技术领域
本发明涉及焊割作业安全设备技术领域，尤其是一种高暗度多功能自动变光焊接
滤光镜。
背景技术
当前，自动变光滤光镜功能越来越多，如焊接功能，打磨功能，切割功能，每一个功
能对于暗度等级要求不一致，比如焊接功能一般要求暗度等级是9号至13号，暗度等级根据
焊接电流和个人使用习惯决定；打磨功能一般要求低于4号，暗度等级越低，打磨操作时观
察视窗约为清晰；而切割功能则一般要求5号至8号。
根据国标《GBT 3609.2-2009 职业眼面部防护 焊接防护 第2部分》条款3 和欧盟
标准《BS EN 379-2003（个人眼部防护-自动变光滤光镜）》 4.3.1条款的要求，自动变光滤
光镜在电源关闭时的暗度等级和产品所能达到的最高暗度等级不能超过9个暗度等级，比
如自动变光滤光镜目前最常见的暗度等级是4/9-13，表示产品不工作时暗度为4号，产品工
作时可调节的暗度等级范围是9号至13号，13号为最高暗度等级，和不工作时暗度等级正好
为9个等级，符合标准要求。
根据国标《GBT 3609.2-2009 职业眼面部防护 焊接防护 第2部分》表B.3和欧盟
标准《BS EN 379-2003（个人眼部防护-自动变光滤光镜）》Table A.3的要求，如果一款自动
变光滤光镜的最高暗度等级为13级，那么正常情况下，最大的焊接电流在400A左右。
随着电焊机产业的发展和工业生产的需求，电焊机焊接的电流越来越大，目前市
面上已经出现很多最大电流超过500A的电焊机，如果自动变光滤光镜的暗度等级不能提
高，那么将不适用于这些新型的大电流焊机。
一款自动变光滤光镜提高最高暗度等级较为容易。如果提高至14级，那么产品在
电源关闭时暗度等级必须达到5级；如果提高至15级，那么产品在电源关闭时暗度等级必须
达到6级。暗度5级的可见光透过率为1.2%-3.2%，暗度6级的可见光透过率为0.4%-1.2%，透
过率如此之低，焊工在焊接完成后观察焊缝或打磨操作时很难清楚查看物体的细节，将会
极大影响生产效率，同时增加焊工眼睛的疲劳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高暗度多功能自动变光焊接滤光镜，以解决上述背景
技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高暗度多功能自动变光焊接滤光镜，包括滤光镜体，所述滤光镜体由紫外/红外滤
光片、第一LCD、第二LCD、第三LCD和光学玻璃片组成，在紫外/红外滤光片的底侧与光学玻
璃片连接，在紫外/红外滤光片上依次连接有第一LCD、第二LCD和第三LCD，所述第一LCD、第
二LCD和第三LCD的两侧均安装有控制电路，控制电路的输入端与外接电源电性连接，控制
电路的输出端电性连接于第一LCD、第二LCD和第三LCD的两侧输入接口上。
作为本发明进一步的方案：所述第一LCD、第二LCD和第三LCD的外接电源关闭时，
通过控制电路控制，第一LCD、第二LCD和第三LCD两端无电压，第一LCD、第二LCD和第三LCD
均处于不工作状态。
作为本发明进一步的方案：所述第一LCD、第二LCD和第三LCD处于待机状态时打磨
或停止焊接观察状态，通过控制电路控制，第三LCD由暗态转变为亮态。
作为本发明进一步的方案：所述第一LCD、第二LCD和第三LCD处于焊接状态时，通
过控制电路控制，第一LCD和第二LCD两端施加电压，第一LCD和第二LCD13处于工作状态变
暗；第三LCD两端不加电压，使其恢复暗态。
作为本发明进一步的方案：所述滤光镜体固定安装在防护面罩上。
作为本发明进一步的方案：所述光学玻璃片上还安装有光敏探测器。
与现有技术相比，本发明有益效果：
本高暗度多功能自动变光焊接滤光镜，在焊割作业中起到保护作业人员安全的工具；
采用优质的LCD与镀玻璃组合为遮光镜片，镜片上的光感应系统能在瞬间探测到电焊时弧
光的产生与消失，迅速驱动液晶体遮光变色等以达到安全有效的过滤有害光，从而保护焊
工的眼、面部避免弧光辐射的伤害，更好的为焊工提供全方位的防护。
本高暗度多功能自动变光焊接滤光镜，在电源关闭时暗度等级为6级，而在待机状
态或打磨状态时为4级，最高暗度等级则高达15级，不仅满足了相关标准要求，而且适用各
种焊接条件，同时最高暗度15级也是目前市面上自动变光滤光镜最高的暗度等级。
本高暗度多功能自动变光焊接滤光镜，通过LCD的改进和控制电路的调整，实现自
动变光滤光镜最高变光暗度为15级，满足客户电焊机超高电流焊接的要求；同时产品在待
机或用于打磨功能时达到暗度4级，便于客户更清晰的观察焊接或打磨的工件；另外，产品
在电源关闭的情况下，暗度等级为6级，以满足CEEN379标准，保证产品可以出口欧洲市场。
附图说明
图1为本发明的自动变光焊接滤光镜电源关闭状态结构示意图；
图2为本发明的自动变光焊接滤光镜待机状态结构示意图；
图3为本发明的自动变光焊接滤光镜焊接状态结构示意图；
图4为本发明的电路控制原理图。
图中：1-滤光镜体、11-紫外/红外滤光片、12-第一LCD、13-第二LCD、14-第三LCD、
15-光学玻璃片、151-光敏探测器、16-控制电路。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明实施例中，一种高暗度多功能自动变光焊接滤光镜，包括滤
光镜体1，滤光镜体1固定安装在防护面罩上，滤光镜体1由紫外/红外滤光片11、第一LCD12、
第二LCD13、第三LCD14和光学玻璃片15组成，光学玻璃片15上还安装有光敏探测器151，在
紫外/红外滤光片11的底侧与光学玻璃片15连接，在紫外/红外滤光片11上依次连接有第一
LCD12、第二LCD13和第三LCD14，第一LCD12、第二LCD13和第三LCD14的两侧均安装有控制电
路16，控制电路16的输入端与外接电源电性连接，控制电路16的输出端电性连接于第一
LCD12、第二LCD13和第三LCD14的两侧输入接口上。
第一LCD12、第二LCD13和第三LCD14的外接电源关闭时，通过控制电路16控制，，第
一LCD12、第二LCD13和第三LCD14两端无电压，第一LCD12、第二LCD13和第三LCD14均处于不
工作状态，暗度等级为6号。第一LCD12、第二LCD13和第三LCD14处于待机状态时打磨或停止
焊接观察状态，通过控制电路16控制，第三LCD14由暗态转变为亮态，此时暗度等级下降为4
号，视窗变得清晰。第一LCD12、第二LCD13和第三LCD14处于焊接状态时，通过控制电路16控
制，第一LCD12和第二LCD13两端施加电压，调节LCD两端电压，暗度等级随之变化，第一
LCD12和第二LCD13处于工作状态变暗；第三LCD14两端不加电压，使其恢复暗态，这样可以
降低1号和2号LCD的工作电压，降低产品的功耗。。
请参阅图4，本发明实施例中，一种高暗度多功能自动变光焊接滤光镜，在控制电
路16中，由集成电路U1组成，集成电路U1为个CD4093,它是由四个2输入端施密特触发器电
路组成。每个电路均为在两输入端具有斯密特触发功能的2输入与非门。与非门的任意一个
输入端是低电平，则其它的输入端无论怎样变化，输出永远是高电平；当全部输入端都处于
高电平时，输出端才呈现低电平。
集成电路CD4093实现以下功能：
第一组与非门U1A用作自激振荡电路，产生方波信号。1脚和2脚连接到电阻和电容之
间，通过电容C1和电阻R1的充电和放电，在输出端3脚输出振荡方波，方波的频率由电容C1
的容值和电阻R1的阻值决定，以U1A为例，当电容C1=4700pf，电阻为1.2M时，3脚输出的方波
频率在40-50Hz之间。
第二组与非门U1B用作信号翻转，当输入信号为高电平时，输出为低电平，反之，当
输入为低电平时，输出为高电平。当FB1是高电平时，FB2为低电平；FB1为低电平时，FB2为高
电平。
第三组与非门U1C和第一组U1A用途一样，用作自己振荡电路，产生方波信号。方波
的频率由电容C2的容值和电阻R2的阻值决定，以U1C为例，当电容C2=2.2uf，电阻为10MM时，
10脚输出的方波频率在0.1Hz左右。
第四组与非门U1D和第二种U1B用途一致，用作信号翻转。当K1输入信号为高电平
时，K2输出低电平，反之。K2输出高电平。
集成电路U2和U3是都是HEF4053，它是一个模拟电子开关，内含三路“单刀双掷”开
关，由微电脑输出的信号控制，以对信号进行切换和选择。采用16脚双列直插式塑封结构，
其控制对应关系如下表所示。
当自动变光滤光镜没有进行焊接操作时，光敏探测器151没有信号输入，控制信号
K1为低电平0，此时不论控制信号FB1和FB2处于何种状态，LCD1LCD2两个拼脚之间没有电
压，因此LCD1和LCD2不能工作。产品处于待机状态。
当自动变光滤光镜进行焊接操作时，光敏探测器151接收光信号，控制信号K1为高
电平1，此时控制信号FB1和FB2均为方波信号，其中一个为高电平时，另外一个则是低电平。
LCD1LCD2两个拼脚之间有压差Vt，Vt是一个可调的电压，通过调节Vt的幅值，可以控制LCD
的变光暗度，实现暗度9-15号之间调节，因此LCD1和LCD2处于工作状态。产品处于焊接状态
当电源关闭后，芯片没有工作电压，其输出脚输出电压为0，因此LCD1和LCD2不能工作。
产品处于关闭状态。
当自动变光滤光镜没有进行焊接操作时，光敏探测器151没有信号输入，控制信号
K1为低电平0，控制K2和K1相反，K2为高电平1。此时控制信号FB3为方波信号，不论处于何种
状态，LCD3两个拼脚之间均有电压VCC-H其中-VCC-H是一个负值电压，负压幅值约为-10V，
可以保证LCD3工作时处于最亮状态，因此LCD3处于工作状态亮态，整个LCD组合的暗度等级
为4号。产品处于待机状态。
当自动变光滤光镜进行焊接操作时，光敏探测器151接收光信号，控制信号K1为高
电平1，控制K2和K1相反，K2为低电平0。此时控制信号FB3
不论处于何种状态，LCD3两个拼脚之间均没有电压，因此LCD3处于不工作状态暗态，通
过和LCD1和LCD2的组合，可以实现暗度9-15等级的调节。产品处于焊接状态。
当电源关闭后，芯片没有工作电压，其输出脚输出电压为0，因此LCD3不工作暗态
整个LCD组合的暗度等级为6号。产品处于关闭状态。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在
不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论
从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权
利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有
变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包
含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当
将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员
可以理解的其他实施方式。