BRPI0616163A2

BRPI0616163A2 - módulo de iluminação para lanternas, módulo de led para uma lanterna e módulo de led

Info

Publication number: BRPI0616163A2
Application number: BRPI0616163-4A
Authority: BR
Inventors: Stacey H West
Original assignee: Mag Instr Inc
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2006-09-13
Publication date: 2011-06-07
Also published as: NZ566762A; ES2524608T3; US20070058366A1; SG165377A1; AU2006292655A1; AU2006292655B2; ZA200803090B; US20160262236A1; US20120062150A1; EP1945998A2; JP5116680B2; US7986112B2; WO2007035390A2; IL190189A; EP1945998B1; TWI407038B; DK1945998T3; EP1945998A4; IL190189A0; US20150102725A1

Abstract

MóDULO DE ILUMINAçãO PARA LANTERNAS, MóDULO DE LED PARA UMA LANTERNA E MóDULO DE LED. A presente invenção refere-se a um módulo de LED aperfeiçoa- do que é termicamente auto-estabilizador, e que é capaz de ser retroajusta- do em uma lanterna existente. Em uma modalidade, o módulo de LED inclui um diodo emissor de luz, um circuito de amplificação e um microchip. O circuito de amplificação inclui um dispositivo sensor de temperatura para sentir o calor do diodo emissor de luz. A saída do circuito de amplificação é inseri- da no microchip que fornece como saída para um dispositivo de comutação que regula a energia que é entregue ao diodo emissor de luz. O dispositivo de comutação pode ser parte de um circuito de reforço, um circuito de neu- tralização ou um circuito inversor.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÓDULO DEILUMINAÇÃO PARA LANTERNAS, MÓDULO DE LED PARA UMA LAN-TERNA E MÓDULO DE LED".

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a um módulo de iluminação inclu-indo um diodo emissor de luz (LED), e refere-se particularmente a um módu-lo com base em LED termicamente estável regulador de energia para usoem dispositivos de iluminação portáteis de mão, tal como lanternas.

Antecedentes da Invenção

LEDs têm sido usados em várias aplicações incluindo iluminaçãode relógios, transmissão de informação de controles remotos e formação deimagens em telas de televisão muito grandes. Mais recentemente, os LEDsforam usados em dispositivos de iluminação portáteis (tal como lanternas),porque, entre outras coisas, os LEDs podem durar mais, produzir luz maiseficientemente e podem ser mais duráveis do que as lâmpadas incandes-centes geralmente usadas em lanternas convencionais. Além do mais, pelofato de que as lanternas que usam lâmpadas incandescentes dominam ocampo, módulos de LED (um módulo que usa um LED como sua fonte deluz) foram projetados que podem ser retroajustados em lanternas existentes.

Um problema com a substituição simples de uma lâmpada in-candescente de uma lanterna existente por um módulo de LED, sem mais, éque ele não consegue operar o LED na sua capacidade de iluminação po-tencial sob uma condição termicamente estável.

É sabido que os LEDs produzem mais luz com corrente direta au-mentada. Em situações onde a voltagem disponível é abundante, o LED podeser acionado próximo do seu valor máximo de corrente direta para produzirmais luz. Entretanto, onde a voltagem disponível é limitada ou se esgota com otempo, tal como no caso de uma lanterna energizada por bateria, passar umacorrente direta próxima do valor máximo do LED pode não ser possível. Umapreocupação similar existe se a bateria ou baterias contidas em uma lanternaexistente provêem muita voltagem, dessa maneira entregando uma correntedireta acima do valor máximo do LED, o que resultará em danos no LED.Um outro problema com a substituição simples de uma lâmpadaincandescente de uma lanterna existente por um módulo de LED é que elenão consegue tratar das conseqüências térmicas associadas com os LEDs.Embora LEDs produzam luz mais eficientemente do que suas contrapartidasincandescentes, os LED geram significativamente mais calor. Portanto, adissipação eficaz do calor é necessária para manter a temperatura do LEDdentro dos seus limites de projeto. Uma maneira eficaz de dissipar o calorgerado por uma fonte de luz em uma lanterna é revelada em um pedido co-pendente 10/922.714 intitulado Improved LED Flashlight, depositado em 20de agosto de 2004, que é aqui incorporado por referência.

Entretanto, no caso de um módulo de LED que é projetado pararetroajuste, a lanterna existente na qual o módulo de LED é usado pode nãoser capaz de dissipar suficientemente o calor maior que é produzido peloLED. A maior parte dos LEDs tem vida útil e capacidade de lúmen projeta-das que são condicionadas na manutenção de uma temperatura de opera-ção de LED prescrita. Se essa temperatura não é mantida, a vida útil e/ou aintensidade da luz gerada pelo LED diminui. Dessa maneira, se a lanternaexistente na qual o módulo de LED é retroajustado, é insuficiente sob esseaspecto, o próprio módulo de LED deve autocontrolar a quantidade de calorque o LED gera para garantir que o LED ou a eletrônica que pode controlar oLED não sejam danificados.

Módulos de LED existentes tentaram tratar o problema da dissi-pação térmica limitando a corrente transmitida para o LED a um valor contí-nuo em um nível seguro muito abaixo da sua capacidade potencial de emis-são de luz. Entretanto, uma tal abordagem faz uso ineficiente da capacidadede iluminação do LED e o potencial de iluminação completa do LED não énunca atingido.

Sumário da Invenção

A presente invenção envolve um módulo de iluminação que éregulador de energia e termicamente auto-estabilizador e que é capaz de serretroajustado em uma lanterna existente.

Em uma modalidade, o módulo de iluminação inclui um LED, umcircuito de amplificação e um microchip. O circuito de amplificação tem umtermistor disposto para sentir o calor do LED. O microchip é acoplado aocircuito de amplificação e a um dispositivo de comutação para regular a e-nergia que é entregue ao LED. O dispositivo de comutação pode ser partede um circuito de reforço, um circuito de neutralização ou um circuito inver-sor.

Em uma segunda modalidade, o módulo de iluminação inclui umalojamento condutor, um LED e uma placa de circuito. A placa de circuitoinclui um circuito de módulo que é eletricamente acoplado ao LED. O circuitofica pelo menos parcialmente contido dentro da cavidade do alojamento etambém tem um termistor para sentir o calor do LED. O termistor pode seracoplado a um circuito de amplificação. O ganho do circuito de amplificaçãopode ajustar de acordo com as leituras de temperatura pelo termistor. A saí-da do circuito de amplificação pode também ser a entrada para um micro-chip.

Em uma outra modalidade, o módulo pode ter um circuito demódulo que é configurado para regular a energia que é entregue ao LEDcom base na temperatura sentida do LED. Em ainda uma outra modalidade,o módulo de LED pode ter um circuito de módulo que inclui um circuito regu-Iador de energia e um circuito de amplificação sensível térmico.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1A é um diagrama de circuito de uma modalidade de umcircuito principal de um dispositivo eletrônico.

A figura 1B é uma vista em corte de uma lanterna personificandoo circuito principal da figura 1 A.

A figura 2 é uma vista em corte ampliada da seção dianteira dalanterna da figura 1B.

A figura 3 é um diagrama de circuito de uma modalidade de umcircuito do de módulo. —

A figura 4A é uma vista em corte de um módulo de LED reali-zando o circuito de módulo da figura 3.

A figura 4B é uma vista explodida de um módulo de LED reali-zando o circuito de módulo da figura 3.

A figura 4C é uma vista em perspectiva de um módulo de LEDrealizando o circuito de módulo da figura 3.

A figura 5 é um diagrama de circuito de uma segunda modalida-de de um circuito de módulo.

A figura 6 é um diagrama de circuito de uma terceira modalidadede um circuito de módulo.

Descrição Detalhada das Modalidades Preferidas

Com referência agora aos desenhos, como mostrado na figura1A, uma representação esquemática de uma modalidade de um circuitoprincipal 70 de um dispositivo eletrônico inclui uma fonte de alimentação 2,uma chave principal 4 e um módulo de LED 40. A energia da fonte de ali-mentação 2 preferivelmente aciona o módulo de LED 40 e a chave principal4 controla a energia que é entregue ao módulo de LED 40. Em uma modali-dade da presente invenção, a chave principal 4 simplesmente permite ouimpede que a energia disponível da fonte de alimentação 2 alcance omódulo de LED 40.

Com referência à figura 1 Β, o circuito principal 70 é mostrado emuma modalidade de uma lanterna 10. A lanterna 10 inclui um cilindro 12, umconjunto de tampa traseira 20, um conjunto frontal 30, o módulo de LED 40 βum conjunto de chave principal 50. Na modalidade ilustrada, o cilindro 12envolve duas baterias 14,15. O conjunto frontal 30 e o módulo de LED 40são preferivelmente dispostos ao redor da extremidade dianteira do cilindro12; o conjunto de tampa traseira 20 é preferivelmente disposto para envolvera extremidade traseira do cilindro 12 e o conjunto de chave principal 50 épreferivelmente interposto entre o módulo de LED 40 e as baterias 14,15.

Na modalidade ilustrada, as baterias 14,15 servem como a fontede alimentação 2 do circuito principal 70. Em uma modalidade preferida, asbaterias 14,15 são baterias de célula seca do tipo alcalina. Entretanto, outrasfontes portáteis adequadas de energia podem ser usadas incluindo bateriasdo tipo recarregável, tais como células de lítio-íon, hidreto de metal de níquelou níquel-cádmio.O cilindro 12 preferivelmente tem um comprimento adequadopara conter um número desejado de baterias. Na modalidade ilustrada, ocilindro 12 tem um comprimento adequado para conter duas baterias 14,15.Entretanto, cilindros tendo vários comprimentos são considerados aqui parareceber uma ou mais baterias.

Na modalidade ilustrada, o conjunto de chave principal 50 servecomo a chave principal 4 do circuito principal 70. Com referência à figura 2, aenergia das baterias 14,15 para o conjunto de chave principal 50 preferivel-mente flui através de um botão de contato 16 que é interposto entre a bateriamais dianteira 40 e o conjunto de chave principal 50.

O conjunto de chave principal 50 preferivelmente inclui uma in-terface de usuário 68, um êmbolo 72, um domo de encaixe 73, uma placa decircuito da chave principal 74, um contato de bateria da chave principal 75,um contato de módulo da chave principal 76 e um alojamento de chave 77.Na modalidade ilustrada, o eletrodo central da bateria mais dianteira 14 éeletricamente acoplado ao contato de bateria da chave principal 75 atravésdo botão de contato 16, o contato de bateria da chave principal 75 é eletri-camente acoplado à placa de circuito da chave principal 74 e a placa de cir-cuito da chave principal 74 é eletricamente acoplada ao contato do móduloda chave principal 76.

O conjunto de chave principal 50 é preferivelmente uma chavemomentânea. Quando a interface de usuário 68 é apertada, o êmbolo 72empurra o domo de encaixe 73 para contato com uma porção selecionadada placa de circuito da chave principal 74. Esse contato momentâneo é re-cebido como um sinal para a placa de circuito da chave 74 que por sua vezpassa ou interrompe o fluxo de energia das baterias 14,15 para o contato domódulo da chave principal 76. Dessa maneira, o conjunto de chave principal50 pode ligar ou desligar a lanterna 10. A placa de circuito da chave principal-74-pode adicionalmente incluir conjunto de circuito adequado para proverfunções para a lanterna 10, tais como, por exemplo, lampejos, escurecimen-to ou efeito estroboscópico afetando a corrente que é entregue a uma fontede luz ou, na modalidade ilustrada, ao módulo de LED 40. Outras funçõespodem incluir um jogo eletrônico, um transponder de posicionamento global,um compasso digital ou outras funções comercialmente desejáveis.

Ainda com referência à modalidade ilustrada da figura 2, o con-tato da bateria da chave principal 75 e o contato de módulo 76 são configu-rados para incluir molas curvadas ou elementos de orientação que encostamcontra o botão de contato 16 e a mola 17, respectivamente. Pela disposiçãoda porção da mola curvada do contato da bateria da chave principal 75 e docontato de módulo 76 contra o alojamento de chave 77, tal que as forças demola geradas pelos contatos 75,76 são transferidas para o alojamento dechave 77, a placa de circuito da chave principal 74 é vantajosamente prote-gida, por exemplo, das baterias 14,15 deslocando e pressionando no conjun-to de chave principal 50. Dessa maneira, uma conexão elétrica eficaz podeser mantida pelos elementos de orientação enquanto protege componentessensíveis, tal como a placa de circuito da chave principal 74.

Embora o conjunto de chave principal 50, como descrito acima,proveja uma configuração para ligar e desligar a lanterna 10, outras chavesadequadas estão disponíveis para servir a essa função, tal como uma chavemecânica simples. Entretanto, o conjunto de chave principal 50, como reve-lado aqui, vantajosamente provê uma configuração flexível para adicionar,revisar ou excluir funções da lanterna 10. Também, o conjunto de chaveprincipal 50 como descrito evita o problema de alta oxidação entre os conta-tos freqüentemente experimentada com chaves mecânicas.

Ainda com referência à figura 2, a corrente que flui do conjuntode chave principal 50 para o módulo de LED 40 é preferivelmente atingida através da mola 17 e de um receptáculo 18 (que é disposto ao redor da ex-tremidade dianteira da mola 17), que são eletricamente conectados no con-tato do módulo da chave principal 76 em uma extremidade e no módulo deLED 40 na outra extremidade. A mola 17 impulsiona o receptáculo 18 para ocontato positivo do módulo de LED 40. Na modalidade ilustrada, a correnteflui para o módulo de LED 40 no seu contato positivo 28 e flui para fora domódulo de LED 40 no seu alojamento externo 24. A energia elétrica entãopreferivelmente passa através de recurso condutor para o cilindro 12, atra-vés do conjunto de tampa traseira 20 e retorna para a extremidade negativada bateria mais dianteira 15. Dessa maneira, o circuito principal 70 da lan-terna 10 é completado.

O cilindro 12 é preferivelmente feito de um material condutor, depreferência alumínio, de modo que ele pode servir como parte da trajetóriade corrente do circuito principal 70 entre o módulo de LED 40 e a fonte dealimentação 2, isto é, baterias 14,15. Entretanto, o cilindro 12 pode ser alter-nativamente feito de material não condutor, tal como plástico ou borracha, epode incluir uma trajetória de corrente tendo uma luva condutora dentro deum cilindro não condutor para servir como uma parte da trajetória de corren-te. Uma tal luva é descrita nas patentes U.S. Nos. 4.656.565 e 4.851.974para Anthony Maglica, que é aqui incorporada por referência. Em uma mo-dalidade alternada, uma faixa condutora dentro do cilindro pode servir comoparte da trajetória de corrente. Uma tal faixa é mostrada na Patente U.S. N9.6.585.391.

Com referência à figura 1 Β, o conjunto de tampa traseira 20 pre-ferivelmente inclui uma mola de tampa 6 e uma tampa 8. O conjunto de tam-pa traseira 20 pode ser parte da trajetória de corrente entre o módulo deLED 40 e a fonte de alimentação 2 e pode receber a corrente que passa a-través do cilindro 12. Em uma modalidade, a trajetória elétrica do cilindro 12pode ser para a tampa 8, para a mola da tampa 6 e a seguir para o contatonegativo da bateria mais traseira 15. Alternativamente, a trajetória elétricapode desviar da tampa 8 e fluir diretamente do cilindro 12 para a bateria 15através da mola da tampa 6. Uma outra modalidade pode prover uma traje-tória elétrica que desvia do conjunto de tampa traseira 20 completamente eeletricamente conecta o cilindro 12 à bateria. Um conjunto de tampa traseira20 tendo uma mola da tampa 6 provê uma configuração eficaz para manteruma conexão elétrica auxiliada por mola entre os componentes contidos naIanternaIO.-

Como mostrado na figura 1B e figura 2, o conjunto frontal 30 in-clui uma parte frontal 31, um refletor 33, uma lente 35 e uma tampa 39. Orefletor 33 e a lente 35 são interpostos entre a parte frontal 31 e a tampa 39,como ilustrado na figura 2. O refletor 33 preferivelmente inclui uma superfícieparabólica refletiva para refletir a luz que emana do módulo de LED 40. Oconjunto frontal 30 pode ser preso no cilindro 12 por engate de rosca.

Como já mencionado, e esquematicamente representado na figura 1A, a corrente da fonte de alimentação 2 flui para o módulo de LED 40no seu contato positivo 28 e flui para fora do módulo de LED 40 a partir doseu alojamento externo 24. Com referência à figura 3, uma representaçãoesquemática de uma modalidade do módulo de LED 40 de acordo com apresente invenção geralmente inclui uma lâmpada de LED 22 e um circuitode módulo 38.

Com referência às figuras 3, 4A, 4B e 4C, a lâmpada de LED 22está, de preferência, comercialmente disponível e inclui um LED e conduto-res de LED 82,83 nos quais o circuito de módulo 38 se conecta. Tipicamen-te, os LEDs são classificados de acordo com as condições de operaçãopermissíveis. Por exemplo, um LED pode ser limitado a uma classificação decorrente direta máxima de 1000 mA e a uma temperatura de junção do LEDmáxima de 135°C.

Um objetivo da presente invenção é fazer a lâmpada de LED 22produzir tanta luz quando quanto possível, por tanto tempo quanto possível,sem danificar a lâmpada de LED 22 ou os eletrônicos que compõem o mó-dulo de LED 40. Esse objetivo é atingido pela regulação da corrente que fluipara a lâmpada de LED 22 e monitoração do calor que é gerado da lâmpadade LED 22. Em uma modalidade preferida, um dispositivo sensor de tempe-ratura é disposto dentro do módulo de LED 40 para monitorar as condiçõesque circundam o LED. Quando um aumento indesejável na temperatura ésentido, a corrente entregue à lâmpada de LED 22 pode ser diminuída paraproteger o LED e os eletrônicos contra danos por calor. Quando uma diminu-ição indesejável na temperatura é sentida, a corrente entregue à lâmpada deLED 22 pode ser aumentada para fazer com que-a lâmpada de LED 22 pro-duza mais luz.

Com referência à figura 3, uma primeira modalidade do circuitode módulo 38 preferivelmente inclui um circuito de reforço de voltagem con-trolada 44, um circuito de amplificação sensível térmico 52 e um resistor deleitura 48. O circuito de reforço de voltagem 44 é controlado porque ele incluirealimentação para ajustar a sua saída. O circuito de reforço 44 é útil emsituações onde a fonte de alimentação 2 acionando o módulo de LED 40 temum potencial máximo que fica abaixo do que é necessário para passar a cor-rente direta desejada. Por exemplo, em um caso onde a lanterna 10 incluiduas baterias de célula seca do tipo alcalino dispostas em série, é geralmen-te conhecido que as duas baterias terão uma faixa de operação de 1,8 volt a3,0 volts. Porém 3,5 volts podem ser necessários para passar uma correntedireta que está mais próxima da classificação de corrente direta máxima doLED. Em uma tal situação, o circuito de reforço 44 eleva a voltagem disponí-vel para aproximadamente 3,5 volts, de modo que a corrente direta desejadapossa ser entregue para a lâmpada de LED 22. O circuito de reforço 44 tam-bém serve para manter a corrente direta desejada quando o nível de volta-gem das baterias diminui com o tempo.

Em uma modalidade preferida, o circuito de reforço 44 é um re-gulador de comutação. Com referência à figura 3, o circuito de reforço 44inclui um microchip 46, um MOSFET de comutação 54, um indutor 58, umcapacitor 59 e um diodo 61. O microchip 46 controla o ciclo ativo da comuta-ção do MOSFET de comutação 54. Como ilustrado, o MOSFET de comuta-ção 54, o indutor 58, o capacitor 59 e o diodo 61 são dispostos em uma ma-neira geralmente conhecida para aqueles versados na técnica para formarum conversor de reforço. O microchip 46 recebe realimentação por meio docircuito de amplificação sensível térmico 52. Quando a realimentação estáfora de uma faixa de regulação especificada, o microchip ajusta o ciclo ativodo MOSFET até que a faixa de regulação seja satisfeita.

O circuito de reforço 44 descrito aqui pode ser composto de ou-tros conjuntos de circuito adequados ou dispositivos que elevam a voltagemde-entrada. Por exemplo, ao invés de ter o indutor 58 como o elemento dearmazenamento de energia do circuito de reforço 44, outros elementos dearmazenamento de energia adequados, tais como um capacitor ou um trans-formador, também podem ser usados. Também, outros dispositivos de co-mutação adequados, tal como um transistor, podem ser usados no lugar doMOSFET de comutação 54.

Ainda com referência à figura 3, uma trajetória elétrica conecta asaída do circuito de reforço 44 ao primeiro contato de recepção do LED 36, eo primeiro contato de recepção do LED 36 é acoplado ao primeiro condutordo LED 82. A corrente flui para fora da lâmpada de LED 22 através do se-gundo condutor do LED 83, que está acoplado ao segundo contato de re-cepção do LED 37. A trajetória de energia principal é através do resistor deleitura 48 e para o contato de terra 34. O resistor de leitura 48 é usado paramedir a corrente que está passando através da lâmpada de LED 22 e a vol-tagem medida através do resistor de leitura 48 serve como realimentaçãopara o microchip 46. De preferência, o resistor de leitura 48 é muito pequenopara minimizar o desperdício de energia. Em uma modalidade preferida, oresistor de leitura 48 tem um valor de 0,10 ohm.

Pelo fato de que o resistor de leitura 48 é muito pequeno, a vol-tagem que se forma através do resistor de leitura 48 é também muito peque-na. Portanto, antes que a voltagem do resistor de leitura seja realimentadapara o microchip 46, ela é amplificada pelo circuito de amplificação 52.

O aspecto de estabilização térmica da presente invenção é reali-zado no circuito de amplificação sensível térmico 52. Ainda com referência àfigura 3, o circuito de amplificação 52 inclui um amplificador operacional 62,um primeiro resistor 64, um segundo resistor 66 e um termistor 56. O termis-tor 56 é disposto em paralelo com o segundo resistor 66. Como configurado,é entendido por aqueles versados na técnica que o primeiro resistor 64, osegundo resistor 66 e o termistor 56, em combinação, definem o ganho docircuito de amplificação 52. O termistor 56 é um resistor responsivo à tempe-ratura que muda sua resistência de acordo com a temperatura sentida. Por-tanto, quando a temperatura da lâmpada de LED 22 sentida varia, o ganhodo circuito de amplificação 52 varia.

Em uma modalidade preferida, o termistor 56 tem um coeficientede resistência/temperatura negativo. Dessa maneira, quando a temperaturado módulo de LED 40 aumenta, a resistência do termistor diminui e o ganhodo circuito amplificador 52 aumenta. Com a realimentação do microchipacima da faixa de regulação, o microchip 46 diminui o ciclo ativo do MOS-FET de comutação 54 e reduz a corrente que é entregue à lâmpada de LED22. Dessa maneira, os efeitos da temperatura da lâmpada de LED 22 podemser monitorados e impedidos de danificar o LED ou a eletrônica de controle.Em uma modalidade preferida, o microchip 46 é configurado para regular acorrente entregue à lâmpada de LED 22 para aproximadamente entre 875mA e 930 mA em uma temperatura sentida do termistor entre 20°C e 30°C,entre 880 mA e 910 mA em uma temperatura entre 23°C e 27°C e substan-cialmente 900 mA em 25°C.

Em uma temperatura mais alta, o microchip 46 é preferivelmenteconfigurado para regular a corrente entregue à lâmpada de LED 22 para a-proximadamente entre 330 mA e 450 mA em uma temperatura sentida dotermistor entre 80°C e 100°C; 330 mA e 370 mA em uma temperatura entre90°C e 100°C e substancialmente 330 mA em 100°C.

Embora essas faixas de temperatura/corrente tenham sido verifi-cadas como efetivamente impedindo danos por calor no LED1 a invençãoatual não deve ser vista como sendo limitada a qualquer faixa específica detemperatura/corrente. De preferência, a invenção presente é direcionadapara um módulo de LED que opere o LED no seu potencial e que seja termi-camente auto-estabilizador.

Embora um termistor tendo um coeficiente de temperatu-ra/resistência negativo seja descrito aqui, um termistor tendo um coeficientede resistência/temperatura positivo pode também ser usado. Além do mais,outros dispositivos de leitura de temperatura adequados, tal como um sensorde temperatura de saída de voltagem, podem ser usados no lugar de umtermistor.

Além do que, um microchip adequado 46 para essa aplicaçãopode-ser um-processador, um microprocessador, um controlador, um circuitointegrado, um ASIC, ou outros dispositivos conhecidos para aqueles versa-dos na técnica.

Dessa maneira, o módulo de LED 40b permite que a operaçãoinicial da lanterna seja em uma alta saída de energia e passe mais luz, en-quanto protege a eletrônica contra danos por calor. Sem a capacidade deestabilização térmica como descrita e ilustrada acima, o acionamento dalâmpada de LED 22 em 750 mA pode resultar em dano por calor no LED. Aoperação da lâmpada de LED 22 em corrente mais baixa resultará em me-nos luz.

Tendo agora descrito a representação esquemática de umamodalidade do módulo de LED 40, uma realização física preferida do módulode LED 40 é ilustrada nas figuras 4A, 4B e 4C. O módulo de LED 40 inclui alâmpada de LED 22, o alojamento externo 24, um conjunto de circuitos 60 eum suporte 26. O conjunto de circuitos 60 é preferivelmente mantido no su-porte 26, o suporte 26 é preferivelmente disposto dentro do alojamento ex-terno 24 e a lâmpada de LED 22 é preferivelmente disposta na extremidadedianteira do suporte 26.

De preferência, o alojamento externo 24 é feito de um materialcondutor. Na modalidade ilustrada, o alojamento externo 24 é geralmenteum receptáculo incluindo uma primeira extremidade 88, uma segunda ex-tremidade 92 e uma cavidade 94. A cavidade 94 pode incluir aspectos, taltais como fendas, para receber e alinhar o suporte 26 nelas.

Em uma modalidade preferida, o conjunto de circuito 60 incluiuma placa de circuito 32, o contato positivo 28, um contato negativo 34 eprimeiro e segundo contatos de recepção de LED 36,37. De preferência, oscomponentes do circuito de módulo 38, incluindo o termistor 56, são monta-dos na placa de circuito 32 com traços necessários impressos sobre eles. Oconjunto de circuito 60 é configurado para ser mantido no suporte 26. Comreferência à figura 4A, o contato positivo 28 do conjunto de circuito 60 prefe-rivelmente se estende através de uma abertura 78 na extremidade traseirado suporte 26. O contato positivo 28 é preferivelmente redobrado para seencostar contra a extremidade traseira do suporte 26 para sustentação. Ocontato negativo 34 do conjunto de circuito 60 é preferivelmente disposto aoredor da extremidade dianteira da placa de circuito 32 e disposto para eletri-camente conectar no alojamento externo 24. Dispostos dessa maneira, oscomponentes do circuito montados na placa de circuito 32 são vantajosa-mente protegidos contra forças mecânicas, tal como da mola 17 e do recep-táculo 18.

Com referência às figuras 4B e 4C, os condutores do LED 82,83se estendem através de aberturas ao redor da primeira extremidade 88 doalojamento externo 24 e eletricamente se acoplam no primeiro e segundocontatos de recepção do LED 36,37 do conjunto de circuito 60. De preferên-cia, a conexão elétrica entre os contatos de recepção do LED 36,37 e o con-dutor do LED 82,83 são mecânicos, ou particularmente, pelo atrito, para faci-litar a fabricação e os custos de produção. Entretanto, quaisquer métodosadequados de conexão elétrica, tal como soldagem, podem ser usados.

Dispostos como descritos, os componentes do circuito do demódulo 38 são montados na placa de circuito 32 e contidos no módulo deLED 40. A disposição física do módulo de LED 40 como recentemente des-crita é uma maneira adequada para realizar o circuito de módulo 38 e operara lâmpada de LED no seu potencial de iluminação enquanto protege a ele-trônica contra danos por calor monitorando o calor gerado a partir do LED ediminuindo a corrente fluindo para ele se necessário. As dimensões externasdo módulo de LED 40, e, particularmente, do alojamento externo 24, sãopreferivelmente consistentes com bulbos de lâmpada do tipo PR. Ter uma taldimensão externa facilita o retroajuste do módulo de LED 40 como descritoaqui em lanternas existentes que recebem bulbos de luz do tipo PR incan-descentes. Entretanto, a presente invenção como descrita aqui não é limita-da pela dimensão externa ou aspectos como ilustrados. Os benefícios e van-tagens de um módulo de LED que opera o LED no seu potencial, que é ter-micamente auto-estabilizador e que é capaz de ser retroajustado em umalanterna existente, podem ser obtidos através de numerosas configuraçõesexternas.

O fluxo-de energia através da lanterna 10, e particularmente a-través do módulo de LED 40, será agora descrito. A corrente elétrica dasbaterias 14,15 flui através do conjunto de chave principal 50 e para o módulode LED no contato positivo 28. O contato positivo 28 é eletricamente conec-tado ao circuito de módulo 38 montado na placa de circuito 32 e a energiaprincipal flui para o circuito de reforço 44. A saída do circuito de reforço 44flui para o primeiro contato de recepção do LED 36, a seguir para o condutordo LED 82 e através do LED. A corrente elétrica flui para fora da lâmpada de5 LED 22 através do segundo condutor do LED 83, que é acoplado ao segun-do contato de recepção do LED 37. A energia principal passa através do re-sistor de leitura 48 e para o contato negativo 34 do conjunto de circuito 60,enquanto o resistor de leitura 48 é direcionado para o circuito de amplifica-ção sensível térmico 52.

A energia principal então passa através do resistor de leitura epara o contato negativo 34 que está acoplado ao alojamento externo 24. Oalojamento externo 24 é acoplado ao cilindro 12, ao conjunto de tampa tra-seira 20 e finalmente à extremidade negativa da bateria mais traseira 15 pa-ra completar o circuito principal.

A voltagem do resistor de leitura 48 é amplificada pelo circuito deamplificação sensível térmico 52 de acordo com um ganho que é uma fun-ção da temperatura da lâmpada de LED 22. A saída do circuito de amplifica-ção sensível térmico 52 é realimentada para o microchip 46 que regula acorrente que é entregue para a lâmpada de LED 22 ajustando o ciclo ativodo MOSFET de comutação 54.

Em uma segunda modalidade de um módulo de LED 40a, a fon-te de alimentação 2 acoplada ao módulo de LED 40a pode ter um potencialque está acima do que é necessário para passar a corrente direta desejada.Por exemplo, no caso onde uma lanterna inclui quatro baterias dispostas emsérie, ela teria uma faixa de operação de 3,6 volts a 6,0 volts. Em um tal ca-so, o circuito de módulo 38a preferivelmente inclui um circuito de neutraliza-ção de voltagem controlada 84 no lugar de um circuito de reforço 44. Comreferência à figura 5, uma representação esquemática dessa segunda moda-lidade do módulo de LED 40a geralmente inclui uma lâmpada de LED 22 eum circuito de módulo 38a. O circuito de módulo 38a inclui um circuito deneutralização de voltagem controlada 84, o resistor de leitura 48 e o circuitode amplificação sensível térmico 52. O circuito de neutralização de voltagem84 é controlado porque ele inclui realimentação para ajustar a sua saída. Asaída do circuito de realimentação 84 aciona a lâmpada de LED 22 e recebea realimentação do resistor de leitura 48 através do circuito de amplificaçãosensível térmico 52.

Com referência à figura 5, o circuito de neutralização 84 é prefe-rivelmente um regulador de neutralização ou um circuito de neutralização einclui um microchip 46a, um MOSFET de comutação 54a, um indutor 58a,um capacitor 59a e um diodo 61a. Esses componentes são dispostos deuma maneira geralmente conhecida para aqueles versados na técnica paraformar um circuito de neutralização.

Em uma terceira modalidade de um módulo de LED 40, a fontede alimentação 2 acoplada ao módulo de LED 40b pode ter um potencialacima do que é necessário para passar a corrente direta desejada duranteum primeiro período de tempo, e um potencial abaixo do que é necessáriodurante um segundo período de tempo. Por exemplo, se uma lanterna é con-figurada com três baterias dispostas em série, sua faixa de operação seria2,7 volts a 4,5 volts. Em um tal caso, o circuito de módulo 38b preferivelmen-te inclui um circuito inversor de voltagem controlada 86 no lugar do circuitode reforço 44 ou do circuito de neutralização 84. Com referência à figura 6,uma representação esquemática de uma terceira modalidade do módulo deLED 40b geralmente inclui uma lâmpada de LED 22 e um circuito de módulo38b. O circuito de módulo 38b inclui um circuito inversor de voltagem contro-lada 86, o resistor de leitura 48 e o circuito de amplificação sensível térmico52. O circuito inversor 86 é controlado porque ele inclui a realimentação paraajustar a sua saída. O circuito inversor 86 aciona a lâmpada de LED 22 erecebe a realimentação do resistor de leitura 48 através do circuito de ampli-ficação sensível térmico 52.

Com referência à figura 6, o circuito inversor 86 é preferivelmen-te um regulador inversor-ou eircuito-inversor e inclui um microchip 46b, umMOSFET de comutação 54b, um indutor 58b, um capacitor 59b e um diodo61b. Esses componentes são dispostos de uma maneira geralmente conhe-cida para aqueles versados na técnica para formar um circuito inversor.Embora várias modalidades de um módulo de LED aperfeiçoadoe seus componentes respectivos tenham sido apresentadas na descriçãoprecedente, numerosas modificações, alterações, modalidades alternadas emateriais alternados podem ser considerados por aqueles versados na téc-nica e podem ser utilizados na realização dos vários aspectos da presenteinvenção. Assim, é para ser claramente entendido que essa descrição é feitasomente por meio de exemplo e não como uma limitação do escopo da in-venção como reivindicada abaixo.

Claims

1. Módulo de iluminação para lanternas, caracterizado pelo fa-to de compreender:um diodo emissor de luz;um circuito de amplificação incluindo um termistor, o termistordisposto para sentir o calor do diodo emissor de luz; eum microchip tendo uma entrada e uma saída, o circuito de am-plificação acoplado à entrada, a saída acoplada a um dispositivo de comuta-ção que regula a energia entregue ao diodo emissor de luz.

2. Módulo de iluminação, de acordo com a reivindicação 1, emque o dispositivo de comutação é parte de um circuito de reforço.

3. Módulo de iluminação, de acordo com a reivindicação 1, emque o dispositivo de comutação é parte de um circuito de neutralização.

4. Módulo de iluminação, de acordo com a reivindicação 1, emque o dispositivo de comutação é parte de um circuito inversor.

5. Módulo de iluminação, de acordo com a reivindicação 1, emque o dispositivo de comutação é um MOSFET.

6. Módulo de iluminação, de acordo com a reivindicação 1, emque o microchip é configurado para operar o dispositivo de comutação talque 875 mA a 930 mA são entregues ao diodo emissor de luz quando o ter-mistor sente entre 20°C e 30°C.

7. Módulo de iluminação, de acordo com a reivindicação 1, emque o microchip é configurado para operar o dispositivo de comutação talque 880 mA a 910 mA são entregues ao diodo emissor de luz quando o ter-mistor sente entre 23°C e 27°C.

8. Módulo de iluminação, de acordo com a reivindicação 1, emque o microchip é configurado para operar o dispositivo de comutação talque substancialmente 900 mA são entregues ao diodo emissor de luz quan-do o termistor sente 25°C.

9. Módulo de iluminação, de acordo com a reivindicação 1, emque o microchip é configurado para regular a energia que é entregue ao dio-do emissor de luz ajustando o ciclo ativo de comutação do dispositivo decomutação.

10. Módulo de iluminação, de acordo com a reivindicação 1, emque o microchip é configurado para operar o dispositivo de comutação talque 330 mA a 450 mA são entregues ao diodo emissor de luz quando o ter-mistor sente entre 80°C e 100°C.

11. Módulo de iluminação, de acordo com a reivindicação 1, emque o microchip é configurado para operar o dispositivo de comutação talque 330 mA a 370 mA são entregues ao diodo emissor de luz quando o ter-mistor sente entre 90°C e 100°C.

12. Módulo de iluminação, de acordo com a reivindicação 1, emque o microchip é configurado para operar o dispositivo de comutação talque substancialmente 330 mA são entregues ao diodo emissor de luz quan-do o termistor sente 100°C.

13. Módulo de iluminação, de acordo com a reivindicação 1, emque o microchip é um microprocessador.

14. Módulo de iluminação, de acordo com a reivindicação 1, emque o microchip é um circuito integrado.

15. Módulo de iluminação, de acordo com a reivindicação 1, emque o microchip é energizado por uma fonte de alimentação, em que a ener-gia da fonte de alimentação se esgota com o tempo.

16. Módulo de iluminação para uma lanterna, caracterizado pe-lo fato de que compreende:um alojamento condutor incluindo uma primeira extremidade,uma segunda extremidade e uma cavidade;um diodo emissor de luz disposto na primeira extremidade doalojamento condutor; euma placa de circuito incluindo um circuito de módulo eletrica-mente acoplado ao diodo emissor de luz, a placa de circuito pelo menos par-cialmente contida dentro da cavidade do alojamento, o circuito de módulotendo um termistor para sentir o calor do diodo emissor de luz.

17. Módulo de iluminação, de acordo com a reivindicação 16, emque o termistor é acoplado a um circuito de amplificação.

18. Módulo de iluminação, de acordo com a reivindicação 16, emque o circuito de módulo é eletricamente acoplado ao alojamento condutor.

19. Módulo de iluminação, de acordo com a reivindicação 16, emque o termistor é acoplado a um circuito de amplificação, em que o ganho docircuito de amplificação se ajusta de acordo com a temperatura sentida pelotermistor.

20. Módulo de iluminação, de acordo com a reivindicação 19,adicionalmente incluindo um microchip configurado para regular a energiaque flui para o diodo emissor de luz, em que a saída do circuito de amplifica-ção é inserida no microchip.

21. Módulo de iluminação, de acordo com a reivindicação 20, emque o microchip é acoplado a um circuito de reforço.

22. Módulo de iluminação, de acordo com a reivindicação 20, emque o microchip é acoplado a um circuito de neutralização.

23. Módulo de iluminação, de acordo com a reivindicação 20, emque o microchip é acoplado a um circuito inversor.

24. Módulo de LED para uma lanterna, caracterizado pelo fatode que compreende:um alojamento condutor;um LED disposto em uma extremidade do alojamento; eum circuito de módulo contido no alojamento eletricamente aco-plado ao LED, o circuito de módulo configurado para regular a energia que éentregue ao LED com base na temperatura sentida do LED.

25. Módulo de LED, de acordo com a reivindicação 24, em que ocircuito do módulo inclui um termistor para sentir a temperatura do LED.

26. Módulo de LED, de acordo com a reivindicação 24, em que otermistor tem um coeficiente de resistência negativo.

27. Módulo de LED, de acordo com a reivindicação 24, em que ocircuito de módulo inclui um circuito de amplificação, em que o ganho do cir-cuito de amplificação é uma função da temperatura sentida do LED.

28. Módulo de LED, de acordo com a reivindicação 27, em que ocircuito de módulo inclui um circuito de reforço que é regulado de acordocom o ganho do circuito de amplificação.

29. Módulo de LED1 de acordo com a reivindicação 27, em que ocircuito de módulo inclui um circuito de neutralização que é regulado de a-cordo com o ganho do circuito de amplificação.

30. Módulo de LED1 de acordo com a reivindicação 27, em que ocircuito de módulo inclui um circuito inversor que é regulado de acordo como ganho do circuito de amplificação.

31. Módulo de LED, caracterizado pelo fato de compreender:um alojamento condutor;um LED disposto em uma extremidade do alojamento; eum circuito de módulo contido no alojamento acoplado eletrica-mente ao LED e ao alojamento condutor, o circuito de módulo incluindo umcircuito regulador de energia e um circuito de amplificação sensível térmico.

32. Módulo de LED, de acordo com a reivindicação 31, em que ocircuito de amplificação sensível térmico inclui um dispositivo sensor de tem-peratura.

33. Módulo de LED, de acordo com a reivindicação 32, em que odispositivo sensor de temperatura é um termistor.

34. Módulo de LED, de acordo com a reivindicação 31, em que asaída do circuito de amplificação sensível térmico é inserida no circuito deregulação de energia.

35. Módulo de LED, de acordo com a reivindicação 34, em que ocircuito de regulação de energia inclui um microchip e um circuito de reforço.

36. Módulo de LED, de acordo com a reivindicação 34, em que ocircuito de regulação de energia inclui um microchip e um circuito de neutra-lização.

37. Módulo de LED, de acordo com a reivindicação 34, em que ocircuito de regulação de energia inclui um microchip e um circuito inversor.