CN100545507C - 夜间照明装置 - Google Patents

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Abstract

一个夜间照明装置(10)，其具有一个根据周围光线开启灯(78)的光传感器(36)，一个包括透镜(50)的顶盖构件(38)，以及一个非转动地连接在顶盖构件(38)上的灯支撑件(42)。一个夜间底部构件(12)包括用来插入电插座的刀口式触点(24、26)。灯支撑件(42)可转动地连接在底部构件(12)上，这样顶盖构件(38)的转动改变了灯(78)通过透镜(50)发出的光线的方向。灯(78)可以是一个发光二极管“LED”。

Description

夜间照明装置
技术领域
本发明通常涉及用于夜间在室内或者走廊提供低度照明的灯，特别是涉及一种通过白炽灯泡或发光二极管发出的灯光聚焦光束的夜间照明装置组件，该聚焦光束可以容易地并且有选择地由一个可转动组件定向，以照射到不同的方向上，本发明还涉及一种改进的发光二极管电源电路。
背景技术
在暗室和走廊中通常使用可以插在墙上插座中的夜间照明装置来提供低度照明。当在卧室中使用时，夜间照明装置可以提供足够的光线以便一个人醒来后在室内走动而不会碰到家具、门或者类似物，而且还能提供理想的睡眠环境。如果卧室是儿童室，通常最小亮度的光线最好。非常小的儿童通常对完全黑暗心存畏惧，另外，父母也希望在查看儿童是否入睡时不必打开室内灯，因此一个连续开着的低亮度的夜间照明装置是最有用而且最理想的。
传统的夜间照明装置包括一个电学组件，该电源组件具有与插入墙上插座的插头结合为一体的电灯口。在电灯口上容纳着一个低瓦数的灯，通常还提供一个小的半透明遮罩来遮盖灯以避免直视。这种类型的夜间照明装置通常使用一个低瓦数的白炽灯，该白炽灯泡可以提供低度照明。从遮盖住的灯泡发出的光通常经邻近墙面反射回室内以提供局部的照明，这种照明的作用非常实用。这种灯既非聚焦的，亦非方向可控的。
Victor的专利，美国专利6200001中示出了一种夜间照明装置组件，该组件允许从固定装置内的一个小瓦数灯处发出的光线穿过一个透镜进入室内。可以通过握住并转动包含透镜的构件来定向从组件中发出的光束。
在前述的专利中，夜间照明装置组件具有一个固定的灯，该灯的位置横切可转动透镜转动轴放置，因此，灯的灯丝与透镜并不聚集于一点。通过这种配置，灯的灯座与反射光线发生干涉，阻止反射光线穿过透镜。另外，静止的灯通过电路连接在一个印刷电路板(PCB)，该印刷电路板再以机械方式固定在插头的插脚上，这样不仅增加了组件的制造成本，而且阻止了灯泡与顶部构件一起转动。
一个可转动的夜间照明装置组件可以将一个与透镜的转动轴对齐的灯的聚焦光线定向到不同的方向上，以提供增强的照明，该夜间照明装置组件设计简单并且可以以相对低的成本制造和销售，很明显这种夜间照明装置组件是理想的。
在住宅和商业照明中发光二极管变得更加普及。近来发光二极管已经用于夜间照明装置中。由于发光二极管可以在低直流电压和低电流下工作，典型地，发光二极管的电源电路使用电阻器限流电路。在电源电路中电阻器的使用具有发热和并非最高效的缺点。所需要的是一种产生较少的热并且更加高效的发光二极管电源电路。
发明内容
在一种实施例中，本发明属于一种夜间照明装置组件，该夜间照明装置组件直接插在墙上电插座中，用来提供一束可以指向不同路径的光线。该组件包括一个具有插头的外壳，该插头设有伸出的刀口式触点，用来插入墙上插座，还包括一个用来自动控制夜间照明装置的开启和关闭的光传感器。由外壳可转动支撑的顶盖构件包括一个透镜、一个低瓦数灯、一个支撑件和一个灯保持件。
在顶盖组件上的低瓦数灯通过滑动触点连接在底部外壳中的刀口式触点上。这种配置允许顶盖和灯作为一体不受限制地相对于底部外壳转动。灯保持件不可转动地连接在顶盖上，并且可转动地与一个固定在外壳构件上的保持件接合。位于灯保持件内的低瓦数灯的纵轴与顶盖内的透镜转动轴对齐，以便直射光和反射光通过顶盖上的透镜而不会受到灯的底座的阻碍。所披露的组装件是一种新的改进了的简单设计的夜间照明装置，该简单设计的夜间照明装置提供增强的光线，并且能够以相对较低的成本制造和销售。
在夜间照明装置中使用的低瓦数灯可以是一个白炽灯泡或者一个发光二极管(LED)，例如一个超亮白色发光二极管作为单一灯泡或者2个或多个为一组的灯泡。可以提供一个光敏电路在低光度环境中自动向白炽灯泡或者发光二极管供电。在使用一个发光二极管作为光源时，发光二极管由一个新的改进了的电源供电，该电源与发光二极管使用的标准电源电路相比设计更简单、工作更高效。
本发明公开了一种夜间照明装置，其包括：底部构件，其具有用于插入电插座中的刀口式触点；连接在第一刀口式触点上的第一电触点和连接在第二刀口式触点上的第二电触点，其中，第一电触点和第二电触点通过印刷电路板滑动地连接在灯的底座触点上；顶盖构件，其具有固定于其上的透镜；灯支撑件，其用来容纳发出通过透镜光线的发光二极管，该灯支撑件支撑着向外突出的突出物，该突出物适于由顶盖构件的支撑件保持抓取，所述灯支撑件具有用于容纳发光二极管的孔，并在第一端部处不可转动地连接在顶盖构件上，在第二端部处可转动地连接在底部构件上；所述底部构件具有第一部分和第二部分，这两个部分连接在一起，其中，第一部分具有一个保持壁的第一部和一个孔的第一部分；以及第二部分具有保持壁的第二部和孔的第二部分，其中，该孔的第一和第二部分支撑着灯支撑件的第二端部；连接在底部构件上的光传感器，用于根据环境光线水平来控制发光二极管的启动；以及连接在发光二极管上的电源电路，其包括：一个电阻器，一个二极管，以及一个电容器，所述电阻器，二极管和电容器串联在一起并适于连接在一个交流电压源上，其中，在串联电路中电流的值由与电容器串联的电阻器的阻抗值确定。
前文广泛地概述了本发明的优选特征，这样本领域中一般技术人员可以更好地理解下文中本发明的详细描述。本发明的其他特征将在下文中进行描述，这些特征构成了本发明权利要求的主题。本领域中一般技术人员应当理解他们可以容易地使用所披露的思想和特定实施例，作为实施具有与本发明相同目的的其他结构设计或改进的基础，这些其他结构在其最广泛的形式上不会偏离本发明的思想和范围。
附图说明
通过下文中的详细描述、所附权利要求和附图，本发明的其他方面、特征和优点将变得完全清楚，其中：
图1是本发明实施例的一个分解图；
图2是本发明一个实施例的局部剖视立体图，示出了各部件的相互关系；
图3是本发明另一个实施例的局部剖视立体图，示出了各部件的相互关系；
图4是具有灯的触点以及用来控制低瓦数白炽灯泡的光敏控制电路的印刷电路板的顶部视图；
图5是发光二极管的标准电源电路的简图；
图6是按照本发明原理的发光二极管电源电路的简图；
图7是按照本发明原理的另一个发光二极管电源电路的简图；
图8是按照本发明原理的图7中发光二极管电源电路的一种变化形式的简图；
图9是按照本发明原理的再一种发光二极管电源电路的简图；
图10是按照本发明原理的图9中发光二极管电源电路的一种变化形式的简图；
图11是按照本发明原理的又一种发光二极管电源电路的简图；以及
图12是一种具有光敏器件的电源的简图，该光敏器件用于控制一个使用在夜间照明装置中的低瓦数白炽灯泡。
具体实施方式
参照图1，示出了按照本发明原理的夜间照明装置的一种实施例的一个分解图，夜间照明装置通常由附图标记10指出。装置10用于插入位于卧室、儿童室或者其他房间或走廊内的墙上插座中，在这些地方使用夜间照明装置来提供低度照明，目的是为了安全、方便或者其他任何原因。该装置包括一个底部构件12和一个顶盖构件38。底部构件包括第一部分14和配合的第二部分16。底部构件由部分14和16组成，部分14和16中的每一个包括具有两个开孔20、22以容纳刀口式触点24和刀口式触点26的后壁18。尽管在图1中示出的插片24和25没有极性，应当理解在这些例子中按照当地适用标准需要具有极性的插片，插片24可以是火线刀口式触点(hot blade contact)，而插片26可以在宽度上略大一些，可以是中线刀口式触点(neutral blade contact)。印刷电路板(PCB)装置28以机械方式连接在刀口式触点24、26的后端上，印刷电路板的侧边缘靠在一个台阶29上，以便将PCB 28和插片锁定在底部构件12上，该台阶29位于底部构件12的部分14和16的内表面上。灯78的中线触点30(neutral contact)通过三个触点21、23和25以机械方式和电气方式连接在PCB板上；并且灯78的一个中线或者侧触点32通过三个触点27、29和31以机械方式和电气方式连接在PCB装置28上(见图4)。火线触点(hot contact)32用于与低瓦数灯的中心底座触点进行机械和电气接触，而中线触点30与低瓦数灯的侧面底座触点进行机械或者电气接触。底部构件12的第一部分14支撑一个孔34，该孔34的尺寸可以容纳并保持一个光传感器透镜36，在该光传感器透镜36下是一个光传感器(未示出)，该光传感器电气连接在PCB装置28上，用于自动控制在低光度环境下流向低瓦数灯的电流的流动。参照图4，图中示出了具有光电池的PCB，该光电池连接在标准电路上，用于在低光度环境中向白炽灯泡供电。由于用来控制白炽灯泡光线的电路及其操作方式已经为本领域普通技术人员所知，将不再描述电路结构及其操作。示出的灯泡触点30、32的形状表示一个灯口，该灯口用于容纳灯泡并且其设计和结构可以变化以容纳灯泡，这种设计和结构具有一个小型灯座、一个中型灯座、或者一个或两个用于发光二极管(LED)的固定器。在运行中，光传感器或者光电池允许在环境光线低于预定水平时向灯供电，并且在环境光线高于该水平时从电源上将灯断开连接。
顶盖构件38包括一个内部支撑件40，该内部支撑件40向适于容纳一个低瓦数灯78的灯支撑件42提供支撑，一个透镜保持环46，一个顶盖48和一个透镜50。顶盖构件是一个可转动的连接在底部构件12上的整体装配件。
参照顶盖构件38，透镜50上支撑着围绕其圆周布置的伸出的指状物51，将这些指状物51调准以穿过位于顶盖48边缘52上的孔54。边缘52限定了位于顶盖构件38上的同一个用于通过光线的孔54。透镜保持环46上具有孔53，该孔53用于容纳透镜50的伸出的指状物51，以便靠在顶盖48的边缘52上牢固地保持透镜50。
支撑件40可以发彩色光，用作低瓦数灯的光线的反射体，该支撑件40具有一个适于配合在位于顶盖48后部内的一个环形凹槽中的外径。支撑件40支撑着一个位于中心的孔56和相对的臂状捕捉和保持凹槽58、60，该臂状抓取和保持凹槽58、60用于抓取和保持灯支撑件42。闩锁件76位于每个凹槽58、60的每个端部上，用于与灯支撑件42的臂状物62、64接触来保持抓取在支撑件40中的灯支撑件42，见图2和3。
灯支撑件42在第一端部上具有两个向外伸出的臂状物62、64，该臂状物62、64设计为可以容纳在凹槽58、60中并通过位于每个凹槽的端部上的闩锁件76保持在凹槽中。灯支撑件的另一个或者第二端部向外张开并且包括狭缝43以便张开的端部向内弯曲。在灯支撑件42中的一个位于中心的孔45限定了一个用于容纳低瓦数灯78的灯口。灯78可以从第一端部插入灯支撑件42上位于中心的灯口，并且在灯具有一个卡口式灯座的情况中，灯的伸出的销钉与灯口上的沟槽接合以便将灯锁定在适当位置上。
在装配过程中，伸出的指状物51穿过顶盖48的孔54并延伸穿过透镜保持环46上对应的孔53，通过例如超声波焊接、粘接或者类似方式进行固定，以便将透镜锁定在顶盖上。
灯支撑件42的展开端部66穿过支撑件40上的孔56并受到向外伸出的臂状物62、64的约束，该臂状物62、64容纳在凹槽58、60中并被闩锁件76保持在适当位置上。
低瓦数灯78现在位于灯支撑件42上的灯口中。在灯支撑件42和灯78插入并连接在支撑件上以后，支撑件40通过例如超声波焊接、粘接或者类似方式固定在顶盖48上。
印刷电路板28连接在插片24、26的后端部上，其上支撑着使光传感器能够按照环境光线控制灯78的开关操作所需的电气部件(见图4)，该光传感器位于光传感器透镜36之后。刀口式触点24和刀口式触点26的端部穿过PCB伸出并通过电路板上的电导路径电气连接在电路板的部件上。正如前文所指出，图4中示出的PCB是当环境光线低于预定水平时用来向白炽灯泡提供电流的已知设计。光传感器位于透镜36之后，该透镜36又放置在底部构件12的第一部分14的孔34中。顶部构件38的子构件和底部构件12的第一零件14和第二部分16现在将连接在一起以形成夜间照明装置。
包括刀口式触点24、26的PCB放置在底部构件16中，两个刀口式触点24、26分别位于狭缝孔22和20中。灯支撑构件42的张开的第二端部66位于底部构件12的第二部分16的保持壁68的切口70中。第二部分16的切口70位于支撑件40的背面和灯支撑件42的第二端部上的展开零件的起始处之间。顶部部分14现在位于底部部分16的顶部上，应当注意要保证顶部部分的保持壁58的切口72位于支撑件40的背面和灯支撑件42的第二端部66上的张开零件的起始处之间。两个部分14、16可以通过超声波焊接、粘接或者类似方式连接在一起。应当注意通过将灯支撑件42放置在底部构件12的第一和第二部分的孔70、72内，顶盖构件38可转动地连接在底部构件12上并且灯的触点与灯泡触点30、32电气接触。因此，顶盖构件38，包括灯，可以作为一个整体一起转动，并且能够在每个方向上不受限制，以便使用者可以控制地调整夜间照明装置光束。
夜间照明装置的灯泡可以是一个白炽灯泡或者一个LED。现在LED的可用具有一定优点，例如重量轻，可以选用不同颜色例如绿色、白色、红色、蓝色和琥珀色，可以以低功率水平运行，具有相对较长的寿命和可用于各种底座触点。在住宅及商业应用中可以发现LED的使用。近来LED的一个用途是在手电筒和夜间照明装置中。如上文指出，上文所述的夜间照明装置中使用的灯泡可以是白炽灯或者LED。在夜间照明装置的灯泡是一个LED的例子中，这里所披露的是一种新的设计简单的更高效电源，该电源可以设置在PCB28上。
现有技术中LED的电源运行在低直流电压和电流下，该电源通常使用一个电阻器作为限流部件。使用电阻器来限制电流的一个缺点是产生热并损耗了功率。这里所披露的新的改进的LED电源电路使用一个储能部件例如电容器或者电感器与一个电阻器结合，以便由线路供电来点亮LED。通过在线路中串联电阻器-电容器(R-C)或者电阻器-电感器(R-L)电路网，LED夜间照明装置比现有技术的LED电源电路更高效地运行并产生更少的热，在现有技术的LED电源电路中只有一个电阻器作为限流部件。
参照图5，图中示出了现有技术LED的电源电路80的一个电路简图。电路80包括一个电阻器82、一个二极管84和一个LED 86，全都以串联电路配置。电阻器的目的是限制电路中的电流以便LED 86不会过载。当电流的极性使得LED反向偏置时，二极管84阻断交流电流。二极管需要阻断LED不能工作的高反向电压。因此，电阻器82限制了正向偏置电流而二极管84阻断了反向偏置电流。
参照图6，图中示出了按照本发明原理的LED电源电路130的一个简图。除了串联电路中的电容器83以外，图6的电路与电路80相似。因此，除了电容器83以外，图6中的所有部件具有与图5中对应部件相同的附图标记。电容器83有助于限制流向LED的电流。由于电容器具有有助于限制电路中电流的阻抗，电阻器82的值可以降低而不会导致电路中电流的增加。电阻器值的降低导致电阻中较小的功率消耗并且因此导致电路更加高效。
参照图7，图中示出了按照本发明原理的LED电源电路90的一个简图。电路90与电路80的不同之处在于它包括一个并联电路，在该并联电路中二极管98与LED 96并联并且其极性与LED相反，该并联电路与电容器92串联。通过在电路中增加一个电容器，电阻器的值可以降低，因为电容器为电路增加了一些阻抗。因此，由于电阻器的值降低，在电阻器中消耗更少的功率，并且因此电路更加高效。由于电阻器的值降低，电阻器所产生的热更少。通过将二极管98与LED 96并联且与LED96的极性相反，当交流信号反向偏置LED时，流经LED的电流改变方向通过二极管。因此，由于与二极管相反的电流被阻断，二极管是电流流通的一种更替通路。图2示出的电路90适于连接在交流电压源上。
参照图8，图中示出了LED电源电路140的一个简图，该电源电路是图7中电源电路的一种变化。除图7中的电阻器94外，图8中的所有部件具有与图7中对应部件相同的附图标记，该电阻器94被重新放置为与LED 96串联并且在图8中被标记为电阻器95。在图8的电路中，电容器92的阻抗和电阻器95的阻抗共同限制峰值电流。
参照图9，图中示出了按照本发明原理的又一种LED电源电路100的简图。在图9示出的电路中，桥式整流器116的第一输入端通过一个与电容器102串联的电阻器104连接在第一端子上，该第一端子适于连接在交流电压源上。桥式整流器116的第二输入端直接连接在第二端子上，该第二端子适于连接在交流电压源上。桥式整流器由以桥式结构连接在一起的二极管106、108、110和112组成，该桥式结构具有两个输入端和两个输出端。桥式整流器116的两个输出端连接在LED 114的两侧。在该电路中，电容器102与电阻器104串联。和图7中电路90一样，由于电容器的存在，电阻具有降低的值，其优点是减少了电阻器产生的热，使用降低值的电阻器导致较少的消耗，以及因此获得的更高的运行效率。另外，由于流向LED的交流信号完全整流(负半周期转移到零电压的正侧)，在整个交流周期内始终向LED 114供电。因此，通过二极管分流的电流用于点亮LED。
参照图10，图中示出了LED的电源电路150的简图，该电源电路150为图9中电源电流100的一种变化。除了图9中的电阻器104以外，图10中电路的所有部件具有与图9中对应部件相同的附图标记，该电阻器104被重新放置为与LED 114串联并且在图10中被标记为电阻器105。电阻器105与电容器共同限制流向LED的峰值电流。
参照图11，图中示出了按照本发明原理的LED的再一种电源电路120的简图。在图11的电路中，电阻器122、二极管124、LED126和电容器128全部串联并且适于连接到一个交流电压源上。电阻器122和二极管124阻断了负半波。第二二极管130与第二LED 132串联并与二极管124和LED 126并联，但是极性与之相反。在这种电路中每个LED 126、132轮流由交流电波的每个半周期供电。与电阻器122串联的电容器128提供前面指出的相同优点，因为电容器的存在，电阻器具有一个降低的值，该降低值导致电阻器产生的热的减少和更高的运行效率。
在示出的每个电源电路中，应当理解可以使用一个电感器来代替电容器。
参照图12，图中示出了具有一个光敏器件的电源200，该光敏器件用于在所披露的夜间照明装置中使用的白炽灯泡。电源的输入端202、204连接在例如120V、60Hz的电源上。输入端202通过一个二极管206例如1N4004连接在一个白炽灯泡208上，该白炽灯泡可以具有一个60V时为2W的额定值。电阻器210和光敏器件212例如一个CDS的串联电路连接在灯泡和输入端204之间，该电阻器210可以具有2.4M欧姆的值。因此，二极管206、电灯泡208、电阻器210和CDS212串联在输入端202、204的两侧。在50V时具有1UF的值的电容器214与CDS 212并联。门半导体仪器216的阳极端子连接在灯泡208和电阻器210的连接处，该门半导体仪器216可以是一个MCR100-6，仪器216的门极端子连接在CDS 212和电容器214的连接处，而仪器216的阴极端子连接在端子204上。
尽管此处对本发明的原理进行了描述，对本领域中一般技术人员来说应当清楚地理解这些描述只是作为例子而不是对本发明范围的限制。因此，准备通过所附权利要求来覆盖本发明的所有修改，这些修改全部落在本发明的真正思想和范围内。

Claims (11)

1.一种夜间照明装置，其包括：
底部构件，其具有用于插入电插座中的刀口式触点；
连接在第一刀口式触点上的第一电触点和连接在第二刀口式触点上的第二电触点，其中，第一电触点和第二电触点通过印刷电路板滑动地连接在灯的底座触点上；
顶盖构件，其具有固定于其上的透镜；
灯支撑件，其用来容纳发出通过透镜光线的发光二极管，该灯支撑件支撑着向外突出的突出物，该突出物适于由顶盖构件的支撑件保持抓取，所述灯支撑件具有用于容纳发光二极管的孔，并在第一端部处不可转动地连接在顶盖构件上，在第二端部处可转动地连接在底部构件上；
所述底部构件具有第一部分和第二部分，这两个部分连接在一起，其中，第一部分具有一个保持壁的第一部和一个孔的第一部分；以及
第二部分具有保持壁的第二部和孔的第二部分，其中，该孔的第一和第二部分支撑着灯支撑件的第二端部；
连接在底部构件上的光传感器，用于根据环境光线水平来控制发光二极管的启动；以及
连接在发光二极管上的电源电路，其包括：
一个电阻器，
一个二极管，以及
一个电容器，所述电阻器，二极管和电容器串联在一起并适于连接在一个交流电压源上，其中，在串联电路中电流的值由与电容器串联的电阻器的阻抗值确定。
2.如权利要求1所述的夜间照明装置，其中，灯支撑件的第二端部为漏斗形。
3.如权利要求2所述的夜间照明装置，其中，孔的第一和第二部分配合在灯支撑件的第二端部周围并可转动地连接在其上。
4.如权利要求1所述的夜间照明装置，其中，所述顶盖构件的支撑件具有位于中心的孔和用于容纳并保持抓取灯支撑件的凹槽。
5.如权利要求4所述的夜间照明装置，其中，凹槽支撑闩锁件，所述闩锁件接合并保持由灯支撑件支撑的向外突出的突出部，使得灯支撑件由所述顶盖构件的所述支撑件保持抓取。
6.如权利要求5所述的夜间照明装置，其中，灯支撑件的第一端部支撑着臂状物，该臂状物配合在支撑件的凹槽中并通过闩锁件保持在适当的位置上。
7.如权利要求6所述的夜间照明装置，其中，灯支撑件的第二端部支撑一个沿径向伸出的突出物，该突出物可转动地与底部构件的保持壁接合。
8.如权利要求7所述的夜间照明装置，其中，底部构件的保持壁可转动地与灯支撑件的第二端部在径向伸出的突出物和顶盖构件的支撑件之间接合。
9.如权利要求8所述的夜间照明装置，其中，在灯支撑件的第二端部上径向伸出的突出物是一个向外伸出的凸缘。
10.如权利要求8所述的夜间照明装置，其中，在灯支撑件的第二端部上径向伸出的突出物为漏斗形。
11.如权利要求10所述的夜间照明装置，其中，灯支撑件的漏斗形端部的小直径部分连接在灯支撑件的第二端部上。
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