CN101424379A - 以电池供电的荧光灯 - Google Patents

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Abstract

一种灯，包括光源、提供DC电压等级的电动工具电池、以及用于安装所述电动工具电池的底座。灯柱耦合到底座上并支撑光源。功率逆变器将DC电压等级转换成AC电压等级，以及可操作地耦合到转换器或者逆变器上的电流感测电路，该电流感测电路在转换器或者逆变器消耗的电流量大于预定电流量时感测过电流情况。如果过电流情况持续时间量大于预定时间量则停止所述转换器或者逆变器，从而使得在电能被移除之前所述光源接收AC电压等级并照明达所述预定时间量。

Description

以电池供电的荧光灯
技术领域
本发明涉及灯。特别地，本发明涉及以电池供电的荧光灯。
背景技术
当没有交流(AC)电源可以利用或者得不到AC电源时，可以使用电池供电的灯。当用户在外面的环境中例如野营或者其它方式远离有电的房屋或者其它建筑物时，电池供电的灯可能会很方便。这种灯可以由多个标准1.5伏干电池(D-cell battery)、6伏组调电池组、汽车电池、或者其它类型的电池供电。
一些电池供电的灯可以使用白炽灯泡，而其它可以使用荧光管。当使用白炽灯泡时，必须经常根据使用期限更换电池，因为白炽灯泡比荧光灯泡消耗更多功率，因而降低了电池寿命。用户必须在手头上由足够的电池供应来满足照明需要。
一些电池供电的灯能够互换使用白炽灯泡或者荧光灯泡。在这种灯中，用户可能不小心安装了白炽灯泡而不是荧光灯泡。在被设计成使用荧光灯泡的电池供电的灯中不小心安装了白炽灯泡会造成电池寿命的大大缩短。这样会造成频繁更换电池的额外开销。而且，用户可能不会意识到电池寿命的缩短是安装了错误类型的灯泡造成的，而且可能会对产品不满意。
发明内容
根据本发明的第一个方面，提供了一种具有光源的灯，该灯包括底座、提供直流(DC)电压等级(voltage level)的电动工具电池，该电池可卸下地连接到底座上，所述具有光源的灯还包括用于将DC电压等级转换成交流(AC)电压等级的功率逆变器(power inverter)、可操作地耦合到逆变器的电流感测电路，该电流感测电路被配置为当逆变器消耗(draw)的电流比预定的电流量多时感测过电流情况，且其中如果过电流情况持续时间长于预定时间量，则停止所述逆变器或者断开DC电压等级的连接，从而使得在电能被移除以前光源接收AC电压等级并照明一段预定时间量。
根据本发明的另一个方面，提供了一种具有光源的灯，该灯包括底座、提供第一DC电压等级的电动工具电池，该电池可卸下地连接到底座上，所述具有光源的灯还包括配置为将第一DC电压等级转换成第二DC电压等级的电压转换器、用于将第二DC电压等级转换成AC电压等级的功率逆变器、可操作地耦合到转换器或者逆变器的电流感测电路，该电流感测电流被配置为当所述转换器或者所述逆变器消耗的电流量或功率量比预定电流量或功率量多时感测过电流情况。所述具有光源的灯还包括延迟电路，该延迟电路被配置为在接收到过电流信号后的预定时间后停止所述转换器或者所述逆变器，从而使得在电能被移除以前光源接收交流电压等级并照明一段预定时间量。
根据本发明的再另一个方面，提供了一种具有光源的电池供电的灯，该灯包括底座、提供第一DC电压的电动工具电池，该电池可卸下地连接到底座上，所述具有光源的灯还包括耦合到底座上并被配置为支撑光源的灯柱、被配置为将第一DC电压等级转换成第二DC电压等级的电压转换器、用于将第二DC电压等级转换成AC电压等级的功率逆变器，该AC电压等级被提供给光源，所述具有光源的电池供电的灯还包括可操作地耦合到转换器或者逆变器的电流感测电路，该电流感测电路被配置为当所述转换器或者所述逆变器消耗比预定量多的电流时感测过电流情况，其中如果过电流情况持续时间长于预定时间量则停止转换器或者逆变器，从而使得在电能被移除以前光源接收AC电压等级并照明一段预定时间量。
根据本发明的再另一个方面，提供了一种具有光源的电池供电的灯，该灯包括提供第一DC电压等级的电动工具电池、用于安装电动工具电池的底座、用于容纳光源的电插座、配置为将底座和电插座连接起来并提供电池和电插座之间的电连接的中空灯柱、被配置为将第一DC电压等级转换成第二DC电压等级的电压转换器、用于将第二DC电压等级转换成AC电压等级的功率逆变器，该AC电压等级被提供给光源。所述具有光源的电池供电的灯还包括可操作地耦合到转换器或者逆变器的电流感测电路，该电流感测电路被配置为当转换器或者逆变器消耗的电流量或功率量比预定电流量或功率量多时发出过电流信号，所述具有光源的电池供电的灯还包括被配置为接收过电流信号和响应该过电流信号而停止转换器或者逆变器的延迟电路，其中所述延迟电路延迟预定时间量而停止所述转换器或者所述逆变器，从而使得在电能被移除以前所述光源接收AC电压等级并被照明所述预定时间量。
所述预定时间量优选为0.1秒到1.0秒之间。
如果AD电压等级应用于白炽灯泡则可能发生过电流情况，所述过电流情况在经过预定时间量后使得逆变器停止。所述白炽灯泡在过电流情况期间接收预定时间的AC电压从而警告用户安装了白炽灯泡。
所述电池可以是杆型电动工具电池(stem-type power tool battery)或滑动型电动工具电池(slide-type power tool battery)。
所述第一DC电压等级可以比所述第二DC电压等级高，并且可以高于17伏或者介于11到15伏之间。
所述灯可以包括耦合到底座上用来支撑所述光源的灯柱。
如果所述光源是紧凑型荧光灯，消耗的电流或者功率的量小于预定的电流量或者功率量。
附图说明
图1是电池供电的灯的特定实施方式的透视图；
图2是电池和电路板的特定实施方式的透视图；
图3是具有直流—直流(DC-to-DC)转换器的灯的电路的示意图；
图4是电流感测电路的示意图；
图5是电池供电的灯的可替换的实施方式的示意图；以及
图6是滑动型电动工具电池。
具体实施方式
参考附图对本发明进行描述，其中附图中相同的元件使用相同的数字。通过下面的描述可以更好的理解本发明的不同元件的关系和功能。除非明确的指出不可以的以外，定义的每个方面可以与任何其它方面相结合。下面只通过示例的方式描述实施方式，但本发明不局限于附图中示出的实施方式。
图1显示了电池供电的灯100的特定实施方式的物理结构。所述灯100可以包括安装电动工具电池120的底座110。底座110可以具有可卸下的底盖130，该底盖130被配置为提供通入电池舱134的通道。刚性伸长的灯柱140可以将底座110连接到灯泡托150，该灯泡托150可以包括电插座160。所述电插座160可以是标准爱迪生型(Edison-type)螺旋口插座，该电插座160容纳标准紧凑型荧光灯(CFL)164。CFL是被配置为在标准螺旋型120伏AC插座中容纳的商业上使用的自容式荧光灯，并且所述CFL被110—125伏AC的标准输出供电。所述伸长的灯柱140可以是中空的，以便于电线165从电路板170向电插座160布线。所述灯100可以包括装饰性的灯罩180。
不像可以使用多个干电池的传统的灯，示出的灯或者提灯(lantern)100可以包括电动工具型电池120。电动工具电池可以和多种电动工具一起使用并可以被充电。因为许多家庭有电池供电的电动工具，用户可以方便地找到可用的电动工具电池来安装在灯100中，而不用试图安装大量的干电池或其他类型的电池。可以使用商业上使用的电动工具电池，所述商业上使用的电动工具电池可以提供各种输出电压，例如19.2伏、18伏、14.4伏、或12伏、以及其它电压输出。该电动工具电池可以是锂离子或镍镉电池。一些适合的电池可以包括
Figure A200810133289D0011144752QIETU
 One+BatteryTM，该电池可以具有大约1.7安·时(ampere-hour)的功率输出。
图2显示了电动工具电池120和相关的电路板170的特定实施方式。电动工具电池120通常形状为矩形以及可以具有从电动工具电池的顶部表面220伸出的圆柱型灯柱或灯杆210。所述电池120可以是可卸下地连接到灯100或灯底座110上。当灯柱210插入电动工具时灯柱210接通电连接。所述灯柱210可以包括两个或者多个金属接触器230，所述金属接触器230用于向负载提供电池电能，所述负载例如是电动工具或者CFL。电路板170可以被设置在电池120的上表面220上，并且可以具有被配置以容纳所述灯杆210的孔236。配线或者机械接触器240可以将所述电路板170连接到所述金属接触器230上以向所述电路板提供电池电能。所述电路板170可以包括输出终端246，该输出终端246被配置为通过电线165或者其它连接器将所述电路板的电输出传送到所述电插座160的终端。所述电路板170不需要必须安装在电动工具电池120上，而是可以安装在任何合适的位置。例如，所述电路板170可以使用传统的扣件或者安装硬件而被安装在底座110的内部。
图3是可以安装在电路板170上的电子电路的示意图。电路板170可以包括电压转换器310，该电压转换器310被配置为将电池的DC输出电压314转换成更低的DC电压316。例如，电压转换器310可以将18伏或19.2伏的DC电压转换成大约12伏到14.2伏或者15伏之间的低的DC电压316。电压转换器316可以是商业上使用的电压转换器，例如加利福尼亚的美国国家半导体公司(National Semiconductor)的编号LM25576的步降开关稳压器。也可以使用其它合适的电压转换器或者稳压器。
功率逆变器320可以将低的DC电压等级316转换成AC电压等级330。所述功率逆变器320的输出电压330可以是大约110伏到大约130伏的AC电压。功率逆变器320提供AC电压输出330到电插座160，从而向CFL164提供电能。功率逆变器320可以是商业上使用的功率逆变器，例如PowerLine公司的编号0900-36的直流—交流(DC-to-AC)移动逆变器。也可以使用其它合适的功率逆变器。
电流感测电路360可以耦合在所述电压转换器310和所述功率逆变器320之间。当电压转换器310或功率逆变器320消耗比预定量多的电流或者功率时，电流感测电路360可以发出过电流信号364。例如，最大电流消耗可以限制在大约12伏时的大约1.25安或者大约19伏时的大约0.8安。该额定功率符合大约15瓦特的额定功率。15瓦特的CFL可以提供大约和相应的60瓦特的白炽灯泡一样的光输出量。当达到最大功率等级或者最大电流等级消耗时电流感测电路360可以发出过电流信号364。所述过电流信号364以和电压转换器连接的虚线显示来表示电压转换器310或者功率逆变器320可以接收所述过电流信号。
低值感测电阻366可以耦合到所述电流感测电路360，感测电阻两端形成的电压可以与流过所述感测电阻的电流成比例。以此方式，所述电流感测电路360可以是商业上使用的电流或者功率感测设备，例如捷特科半导体(Zetex Semiconductors)公司的编号ZXCT1010的高端(high-side)电流监控器。也可以使用其它合适的电流或者功率感测器和监控器。
图4显示了电流感测电路400的特定实施方式。该电流感测电路400可以包括可操作放大器404，该可操作放大器404具有与感测电阻366跨越连接的输入端。当达到最大允许电流和最大允许功率消耗时可操作放大器404可以发出输出信号410。延迟电路420可以延迟预定时间量而输出信号410，例如大概0.1秒到大概1秒。也可以根据应用使用其它合适的延迟时间，例如1秒到10秒。所述延迟电路420可以是单稳振荡器或者单触发振荡器，例如LM555定时器电路。延迟电路420的输出可以驱动输出晶体管440的基极，依次地，该输出晶体管可以提供过电流信号364。
电池供电的灯100被配置为与CFL一起工作，而不是与白炽灯泡一起工作。CFL型灯泡比具有相似的额定光输出的相应白炽灯泡消耗的功率少的多。因此，当CFL安装在电池供电的灯100内时，电流感测电路360或者400不感测过电流条件从而不发出过电流信号364。这样保持了电池寿命以及在电池需要充电前延长了电池供电的灯100的工作时间。然而，因为白炽灯和CFL都适合电插座160，所以用户可能不小心将白炽灯泡安装在电池供电的灯100内。因为两种类型的灯泡都可以被120伏的AC供电，所以可以使用功率逆变器320的120伏AC输出照明这两种灯泡。如果用户不小心安装了白炽灯泡，白炽灯泡可能消耗比电流感测电路360或400可以允许的电流或功率还要多的电流或功率。因此，电流感测电路360或400会检测过电流情况以及会向功率逆变器320或者电压转换器310发出过电流信号364。这分别停止或关掉逆变器320或电压转换器310。
所述电池供电的灯是自动重启式。这意味着由于不正确的安装了白炽灯而所述电流感测电路400停止或者关闭所述电压转换器310或所述功率逆变器320后，所述CFL会在被安装后自动照明。
注意所述功率逆变器320或者所述电压转换器310可能能够提供过量的电流而不会有物理损坏，该过量的电流定义了过电流情况，但是所述功率逆变器320或者所述电压转换器310被停止或者关闭来保存电池的寿命。然而，功率逆变器320或者电压转换器310不会在检测到过电流情况后被马上被停止。相反地，延迟电路420延迟预定时间量后使所述功率逆变器320或者所述电压转换器310停止。在关闭功率逆变器320或电压转换器310之前的时间延迟允许安装的白炽灯泡照明与该时间延迟相等的时间，例如大约0.1秒到大约1秒。
白炽灯泡的短暂照明警告用户安装了错误类型的灯泡，但是灯泡的不正确类型以及灯的电路仍然是可以工作的。没有这个时间延迟，灯泡根本不会照明，或者可能只照明非常短暂的时间段而不会被用户注意到。因而，没有时间延迟的话，用户可能认为该替换的灯泡用坏了或者该电池供电的灯100不能工作了。这样就在防止电池供电的灯100中不小心使用了白炽灯泡的同时保存了电池的寿命。
可以使用其它电流感测电路或者功率监控电路。例如，可以使用基于热量条件或者温度参数的功率监控电路。如果消耗了过量的电流，基于温度的监控器在感测到温度升高时可以停止或者关闭电压转换器310或功率逆变器320。因为温度升高可能需要预定时间量来上升，所述基于温度的功率监控器可能本身就包括时间延迟。根据功率监控电路的灵敏度，可以实现不同的时间延迟。
所述电流感测电路360和400以及所述基于温度的功率监控器可以分别与电压转换器310或功率逆变器320分开，或者可以分别整合到电压转换器或者功率逆变器中。所述电流感测电路360和400不需要必须置于电压转换器310和功率逆变器320之间。可替换地，所述电流感测电路360和400可以被置于电池120和电压转换器310之间。在另一个实施方式中，适于AC监控的电流感测电路可以被置于功率逆变器320和电插座160之间。
关于图3，功率逆变器320可能需要输入电压，例如大约10伏到大约15伏之间的电压，该输入电压可以低于例如大约18到19伏的电池电压314。相应地，电压转换器310可以将电池电压314转换或者“步降”到适于输入到功率逆变器320的等级。然而，如图5所示，如果电池120提供适合输入到功率逆变器320的范围内的输出电压314，则可以省略功率转换器310。在图5的电路的可替换的实施方式中，不需要中间的电压转换而将电池电压314提供给功率逆变器320。图5的功率逆变器可以接收大约12伏到大约25伏的输入电压。例如，图5的功率逆变器可以是商业上使用的功率逆变器。
图6显示了公知的滑动型电动工具电池600。也可以在所有描述的实施方式和电路中使用杆型电动工具电池、滑动型电动工具电池、或者其它类型的电动工具电池。可以通过接触器或者电线进行到电路板170的电连接。
在附图和前面的描述中详细示出并描述了本发明的同时，应该认为这些是说明性的并且不局限于具体特征，可以理解这里只显示和描述了示例性的实施方式，并没有以任何方式限制本发明的范围。所述示例性的实施方式并不彼此排斥或者并不排斥这里没有引用的其它的实施方式。因此，本发明也提供了包括上面描述的一个或者多个示出的实施方式的结合的实施方式。可以在不脱离本发明的范围的基础上对这里提出的本发明做出修改和变化，所以只能根据附加的权利要求所指出的进行限制。

Claims (25)

1、一种具有光源的灯，该灯包括：
底座；
提供直流电压等级的电动工具电池，该电池可卸下地连接到所述底座；
功率逆变器，用于将所述直流电压等级转换成交流电压等级；
电流感测电路，可操作地耦合到所述逆变器；
所述电流感测电路被配置为在所述逆变器消耗的电流量大于预定电流量的情况下感测过电流情况；以及
其中如果过电流情况持续时间量大于预定时间量，则所述逆变器被停止或者所述直流电压等级的连接被断开，从而在电能被移除之前所述光源接收所述交流电压等级并照明达所述预定时间量。
2、根据权利要求1所述的灯，其中所述预定时间量介于0.1秒与1.0秒之间。
3、根据权利要求1所述的灯，其中如果向白炽灯泡提供所述交流电压等级则发生所述过电流情况，所述过电流情况使得所述逆变器在经过所述预定时间量之后被停止。
4、根据权利要求3所述的灯，其中所述白炽灯泡在所述过电流情况期间接收所述交流电压达所述预定时间量，以警告用户安装了所述白炽灯泡。
5、根据权利要求1所述的灯，其中所述电池是杆型电动工具电池或滑动型电动工具电池。
6、根据权利要求1所述的灯，该灯还包括与所述底座耦合以支撑所述光源的灯柱。
7、一种具有光源的灯，该灯包括：
底座；
提供第一直流电压等级的电动工具电池，该电池可卸下地连接到所述底座；
电压转换器，被配置为将所述第一直流电压等级转换成第二直流电压等级；
功率逆变器，用于将所述第二直流电压等级转换成交流电压等级；
电流感测电路，该电流感测电路可操作地耦合到所述转换器或所述逆变器，并且该电流感测电路被配置为在所述转换器或所述逆变器消耗的电流量或功率量大于预定电流量或功率量的情况下发出过电流信号；以及
延迟电路，被配置为在接收到所述过电流信号之后在预定时间量之后停止所述转换器或所述逆变器，从而在电能被移除之前所述光源接收所述交流电压等级并照明达所述预定时间量。
8、根据权利要求7所述的灯，其中所述预定时间量介于0.1秒与1.0秒之间。
9、根据权利要求7所述的灯，其中如果向白炽灯泡提供所述交流电压等级则发生所述过电流情况，所述过电流情况使得所述转换器或所述逆变器在经过所述预定时间量之后被停止。
10、根据权利要求9所述的灯，其中所述白炽灯泡在所述过电流情况期间接收所述交流电压达所述预定时间量，以警告用户所述过电流情况。
11、根据权利要求9所述的灯，其中所述白炽灯泡在所述过电流情况期间照明。
12、根据权利要求7所述的灯，其中如果所述光源是紧凑型荧光灯，则被消耗的电流量或功率量小于预定电流量或功率量。
13、根据权利要求7所述的灯，其中所述第一直流电压等级高于所述第二直流电压等级。
14、根据权利要求7所述的灯，其中所述第一直流电压等级高于17伏。
15、根据权利要求7所述的灯，其中所述第二直流电压等级介于11伏到15伏之间。
16、根据权利要求7所述的灯，其中所述电池是杆型电动工具电池或滑动型电动工具电池。
17、根据权利要求7所述的灯，该灯还包括与所述底座耦合以支撑所述光源的灯柱。
18、一种具有光源的以电池供电的灯，该灯包括：
底座；
提供第一直流电压等级的电动工具电池，该电池可卸下地耦合到所述底座；
灯柱，被耦合到所述底座并被配置为支撑所述光源；
电压转换器，被配置为将所述第一直流电压等级转换成第二直流电压等级；
功率逆变器，用于将所述第二直流电压等级转换成交流电压等级，该交流电压等级被提供给所述光源；
电流感测电路，可操作地耦合到所述转换器或所述逆变器；
所述电流感测电路被配置为当所述转换器或所述逆变器消耗的电流量大于预定电流量时感测过电流情况；以及
其中如果所述过电流情况持续时间量大于预定时间量，则所述转换器或所述逆变器被停止，从而在电能被移除之前所述光源接收所述交流电压等级并照明达所述预定时间量。
19、根据权利要求18所述的灯，其中所述预定时间量介于0.1秒与1.0秒之间。
20、根据权利要求18所述的灯，其中如果向白炽灯泡提供所述交流电压等级则发生所述过电流情况，所述过电流情况使得所述转换器或所述逆变器在经过所述预定时间量之后被停止。
21、根据权利要求20所述的灯，其中所述白炽灯泡在所述过电流情况期间接收所述交流电压达所述预定时间量，以警告用户所述过电流情况。
22、根据权利要求20所述的灯，其中所述白炽灯泡在所述过电流情况期间照明。
23、根据权利要求18所述的灯，其中如果所述光源是紧凑型荧光灯，则被消耗的电流量或功率量小于预定电流量或功率量。
24、一种具有光源的以电池供电的灯，该灯包括：
电动工具电池，用于提供第一直流电压等级；
底座，用于纳入所述电动工具电池；
电插座，用于容纳所述光源；
中空灯柱，被配置为耦合所述底座和所述电插座并提供所述电池与所述电插座之间的电连接；
电压转换器，被配置为将所述第一直流电压等级转换成第二直流电压等级；
功率逆变器，用于将所述第二直流电压等级转换成交流电压等级，该交流电压等级被提供给所述光源；
电流感测电路，可操作地耦合到所述转换器或所述逆变器；
所述电流感测电路被配置为当所述转换器或所述逆变器消耗的电流量或功率量大于预定电流量或功率量时发出过电流信号；
延迟电路，被配置为接收所述过电流信号并响应于所述过电流信号而停止所述转换器或所述逆变器；以及其中
所述延迟电路停止所述转换器或所述逆变器达预定时间量，从而在电能被移除之前所述光源接收所述交流电压等级并照明达所述预定时间量。
25、根据权利要求1所述的灯，其中所述直流电压等级高于17伏。
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