CN101765270A - 一种灯具控制电路及灯具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种灯具控制电路及灯具，该灯具控制电路包括供电单元(1)、控制单元(2)和灯管驱动单元(3)，所述控制单元(2)包括：模式选择模块(201)，通过其内部的选择开关使灯管(W)在强光模式与正常光模式之间切换；比较模块(202)，其用于设定过压警示阈值和过压保护阈值，且将所述过压警示阈值和所述过放保护阈值分别与所述供电单元(1)提供的电压值进行比较；振荡模块(203)，在正常光模式时对所述供电单元(1)提供的电压进行处理并输出一脉宽信号，所述灯管驱动单元(3)根据所述脉宽信号通过控制其内部的开关管导通从而使灯管(W)工作。本发明实现了强光模式与正常光模式的切换，同时还实现了过压警示和过放保护功能。

Description

一种灯具控制电路及灯具

技术领域

本发明涉及照明灯具技术领域，更具体地说，涉及一种可实现强光模式与正常光模式切换、且实现过压警示和过放保护功能的灯具控制电路及灯具。

背景技术

随着科技的发展，市场上流行的照明灯具呈现出多元化。其中，矿井灯、手电筒、便携式小台灯等采用电池提供电源的照明灯具被广泛应用于人们的生活中。但是，矿井灯、手电筒、便携式小台灯等一般不能切换强光、弱光等发光模式以调节发光亮度，于是，在需要调节灯具的发光亮度的情况下，该灯具已不能很好地满足人们的需求。同时，这些灯具一般都没有电池过放保护功能，电池的寿命也会由于多次过放电而缩短。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种实现强光模式与正常光模式切换、且实现过压警示和过放保护功能的灯具控制电路及灯具。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：构造一种灯具控制电路，其包括供电单元、控制单元和灯管驱动单元，其中，所述控制单元包括：

模式选择模块，通过其内部的选择开关使灯管在强光模式与正常光模式之间切换；

比较模块，其用于设定过压警示阈值和过压保护阈值，且将所述过压警示阈值和所述过放保护阈值分别与所述供电单元提供的电压值进行比较：在所述供电单元提供的电压值低于所述过压警示阈值时控制灯管产生过压警示，在所述供电单元提供的电压低于所述过放保护阈值时控制灯管断开实现过放保护；

振荡模块，其在正常光模式时对所述供电单元提供的电压进行处理并输出一脉宽信号，所述灯管驱动单元根据所述脉宽信号通过控制其内部的开关管导通从而使灯管工作。

进一步地，所述控制单元还包括在所述过放保护时实现自锁的状态锁定模块；所述状态锁定模块通过其内部的三极管控制所述开关管截止从而使灯管断开实现自锁。

进一步地，所述供电单元包括电池组、保险管以及与电池组相连接的整流桥；电池组的正极通过保险管与整流桥的输入端正极和输出端正极相连，电池组的的负极与整流桥的输入端负极均与地相连接。

进一步地，所述灯管驱动单元包括第四反相器、电阻R13、电阻R14、灯管和开关管，第四反相器的输出端通过电阻R13接到开关管的栅极，开关管的漏极接到灯管的一端，电阻R14一端接到开关管的栅极，电阻R14另一端接到开关管的源极，开关管的源极接地。

进一步地，所述模式选择模块包括单刀双掷开关、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D6、二极管D7、二极管D9、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R17、电阻R19、第一反相器、第二反相器、第三反相器和第五反相器；

所述单刀双掷开关的公共端与所述整流桥的输入端正极和灯管的一端均相连；所述单刀双掷开关的第一开关端接到二极管D2的正极，二极管D2的负极接通过电阻R17接到第一反相器的输入端，第一反相器的输出端分别接到第二反相器的输入端和第三反相器的输入端，第三反相器的输出端通过电阻R8接到二极管D3的负极，第二反相器的输出端接二极管D6的负极，二极管D6的正极接到第五反相器的输入端，电阻R9一端接到第五反相器的输入端，电阻R9另一端接地，二极管D2的正极通过电阻R7接到第五反相器的输入端，第五反相器的输出端接到二极管D7的负极，二极管D9的正极接到第一反相器的输入端，电阻R19的一端接到二极管D9的负极，电阻R19的另一端接到第二反相器的输出端；所述单刀双掷开关的第二开关端接到二极管D1的正极，二极管D1的负极经一电容接地，同时，二极管D7的正极接到第四反相器的输入端。

进一步地，所述比较模块包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R16、电阻R18、第一比较器、第二比较器和电源基准芯片；电阻R1的一端接到二极管D1的负极，电阻R1的另一端依次通过电阻R2、电阻R3与电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端接地，电阻R5的一端接到电源基准芯片的输出端，电阻R5的另一端接到二极管D1的负极，第二比较器的正输入端接到电阻R2与电阻R3的交汇点，第一比较器的负输入端和第二比较器的负输入端均接到电源基准芯片的输出端，第一比较器的正输入端接到电阻R3与电阻R4的交汇点，电阻R6的一端接到二极管D1的负极，电阻R18连接在二极管D2的负极与第二比较器的输出端之间，电阻R16的一端接到第二比较器的输出端。

进一步地，所述振荡模块包括二极管D4、二极管D5、电阻R10、电阻R11、第六反相器和电容C2；二极管D4的正极和二极管D5的正极相连且接到第六反相器的输入端，电阻R10的一端接到二极管D4的负极，R10的另一端接到第六反相器的输出端，电阻R11的一端接到二极管D5的负极，R11的另一端也接到第六反相器的输出端，电容C2一端接到第六反相器的输入端，电容C2另一端接地，电阻R12的一端接到第六反相器的输出端，同时，第六反相器的输入端接到二极管D3的正极，电阻R12的另一端接到第四反相器的输入端。

进一步地，所述状态锁定模块(204)包括所述三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3和电阻R15，三极管Q1的基极接电阻R16的另一端，三极管Q1的集电极接电阻R6的另一端，三极管Q1的基极接到三极管Q2的集电极，三极管Q2的基极通过电阻R15接到三极管Q3的基极，三极管Q1、三极管Q2和三极管Q3的发射极均接地；同时，三极管Q3的集电极接到开关管的源极。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之二是：构造一种灯具，其包含灯具控制电路，该灯具控制电路包括供电单元、控制单元和灯管驱动单元，其中，所述控制单元包括：

模式选择模块，通过切换其内部的选择开关使灯管在强光模式与正常光模式之间切换；

比较模块，其用于设定过压警示阈值和过压保护阈值的设定，且将所述过压警示阈值和所述过放保护阈值分别与所述供电单元提供的电压值进行比较：在所述供电单元提供的电压值低于所述过压警示阈值时控制灯管产生过压警示，在所述供电单元提供的电压低于所述过放保护阈值时控制灯管断开实现过放保护；

振荡模块，其在正常光模式时对所述供电单元提供的电压进行处理并输出一脉宽信号，所述灯管驱动单元根据所述脉宽信号通过控制其内部的开关管导通从而使灯管工作。

进一步地，所述控制单元还包括在所述过放保护时实现自锁的状态锁定模块；所述状态锁定模块通过其内部的三极管控制所述开关管截止从而使灯管断开实现自锁。

实施本发明的灯具控制电路及灯具，具有以下有益效果：实现了强光模式与正常光模式的切换，同时，在电源提供的电压值低于过压警示阈值时产生过压警示，在电源提供的电压值低于过放保护阈值时实现过放保护。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明灯具控制电路的方块图；

图2是本发明灯具控制电路一优选实施例的电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，是本发明灯具控制电路的方块图。本发明的灯具控制电路包括供电单元1、控制单元2和灯管驱动单元3，控制单元2包括：模式选择模块201、比较模块202、振荡模块203和状态锁定模块204。

模式选择模块201通过其内部的选择开关使灯管W在强光模式与正常光模式之间切换。比较模块202用于设定过压警示阈值和过压保护阈值，且将所述过压警示阈值和过放保护阈值分别与供电单元提供的电压值进行比较：在供电单元1提供的电压值低于过压警示阈值时控制灯管W产生过压警示，在供电单元1提供的电压低于过放保护阈值时控制灯管W断开实现过放保护。振荡模块203在正常光模式时对供电单元1提供的电压进行处理并输出一脉宽信号，灯管驱动单元3根据脉宽信号通过控制其内部的开关管导通从而使灯管W工作。状态锁定模块204在过放保护时实现自锁。

如图2所示，是本发明灯具控制电路一优选实施例的电路原理图。本实施例中，该灯具控制电路包括供电单元1、控制单元2和灯管驱动单元3。其中，控制单元2包括模式选择模块201、比较模块202、振荡模块203和状态锁定模块204。

供电单元1包括电池组M、保险管F以及与电池组M相连接的整流桥B1；电池组M的正极通过保险管F与整流桥B1的输入端正极和输出端正极相连，电池组M的的负极与整流桥B1的输入端负极均与地相连接。电池组M提供12V的直流电压。

灯管驱动单元3包括第四反相器U1D、电阻R13、电阻R14、灯管W和开关管Q4，第四反相器U1D的输出端通过电阻R13接到开关管Q4的栅极，开关管Q4的漏极接到灯管W的一端，电阻R14一端接到开关管Q4的栅极，电阻R14另一端接到开关管Q4的源极，开关管Q4的源极接地。

控制单元2包括模式选择模块201、比较模块202、振荡模块203和状态锁定模块204。

模式选择模块201包括单刀双掷开关K1、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D6、二极管D7、二极管D9、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R17、电阻R19、第一反相器U1A、第二反相器U1B、第三反相器U1C和第五反相器U1E。

单刀双掷开关K1的公共端与整流桥B1的输入端正极和灯管W的一端均相连；单刀双掷开关K1的第一开关端a接到二极管D2的正极，二极管D2的负极接通过电阻R17接到第一反相器U1A的输入端，第一反相器U1A的输出端分别接到第二反相器U1B的输入端和第三反相器U1C的输入端，第三反相器U1C的输出端通过电阻R8接到二极管D3的负极，第二反相器U1B的输出端接二极管D6的负极，二极管D6的正极接到第五反相器U1E的输入端，电阻R9一端接到第五反相器U1E的输入端，电阻R9另一端接地，二极管D2的正极通过电阻R7接到第五反相器U1E的输入端，第五反相器U1E的输出端接到二极管D7的负极，二极管D9的正极接到第一反相器U1A的输入端，电阻R19的一端接到二极管D9的负极，电阻R19的另一端接到第二反相器U1B的输出端；所述单刀双掷开关K1的第二开关端接到二极管D1的正极，二极管D1的负极经一电容接地，同时，二极管D7的正极接到第四反相器U1D的输入端。

比较模块202包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R16、电阻R18、第一比较器U2A、第二比较器U2B和电源基准芯片D8；电阻R1的一端接到二极管D1的负极，电阻R1的另一端依次通过电阻R2、电阻R3与电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端接地，电阻R5的一端接到电源基准芯片D8的输出端，电阻R5的另一端接到二极管D1的负极，第二比较器U2B的正输入端接到电阻R2与电阻R3的交汇点，第一比较器U2A的负输入端和第二比较器U2B的负输入端均接到电源基准芯片D8的输出端，第一比较器U2A的正输入端接到电阻R3与电阻R4的交汇点，电阻R6的一端接到二极管D1的负极，电阻R18连接在二极管D2的负极与第二比较器U2B的输出端之间，电阻R16的一端接到第二比较器U2B的输出端。

振荡模块203包括二极管D4、二极管D5、电阻R10、电阻R11、第六反相器U1F和电容C2；二极管D4的正极和二极管D5的正极相连且接到第六反相器U1F的输入端，电阻R10的一端接到二极管D4的负极，R10的另一端接到第六反相器U1F的输出端，电阻R11的一端接到二极管D5的负极，R11的另一端也接到第六反相器U1F的输出端，电容C2一端接到第六反相器U1F的输入端，电容C2另一端接地，电阻R12的一端接到第六反相器U1F的输出端，同时，第六反相器U1F的输入端接到二极管D3的正极，电阻R12的另一端接到第四反相器U1D的输入端。

状态锁定模块204在过放保护时通过其内部的三极管控制开关管Q4截止从而使灯管(W)断开实现自锁。状态锁定模块204在括三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3和电阻R15，三极管Q1的基极接电阻R16的另一端，三极管Q1的集电极接电阻R6的另一端，三极管Q1的基极接到三极管Q2的集电极，三极管Q2的基极通过电阻R15接到三极管Q3的基极，三极管Q1、三极管Q2和三极管Q3的发射极均接地；同时，三极管Q3的集电极接到开关管Q4的源极。

具体发光模式切换的实现过程如下所述：

当单刀双掷开关K1的公共端o与第一开关端a接通时，即选择了强光模式，通过电阻R7使第五反相器U1E的输入端为高电平，第五反相器U1E输出端为低电平，该低电平通过二极管D7送至第四反相器U1D的输入端，即U1D反相器的输出端为高电平，该高电平通过电阻R13使开关管Q4导通，于是，灯管W的工作回路接通，灯管W在强光模式下工作。

当单刀双掷开关K1的公共端o打到中间断开档时，灯管W的工作回路断开，灯管W不工作。

当单刀双掷开关K1的公共端o与第二开关端b接通时，即选择了正常光模式，通过二极管D1、电阻R17使第一反相器U1A的输入端为高电平，即第一反相器U1A输出端为低电平，那么第三反相器U1C输入端为低电平，即第三反相器U1C输出端为高电平。在单刀双掷开关K1的公共端o与第二开关端b接通的一瞬间，第三反相器U1C输出高电平脉冲，该高电平脉冲通过二极管D3使振荡模块203开始振荡，最终通过电阻R12和第四反相器U1D输出一个固定占空比的脉宽信号。该脉宽信号通过R13使开关管Q4按一定占空比导通，于是灯管W的工作回路接通，灯管W在正常光模式下工作。

在电路设计中，通过调节电阻R10、电阻R11和电容C2的大小，可以调节输出的脉宽信号的占空比大小，从而调节灯管工作时的光强。

本实施例中，第一比较器U2A的正输入端用于取样供电单元1的电压值，第一比较器U2A的负输入端接入电源基准芯片D8提供的基准电压，电源基准芯片D8需提供的基准电压值的大小需依据电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4的阻值进行设定，即对电源基准芯片D8提供的基准电压值的选择就是对过压警示阈值和过压保护阈值的设定。例如，本实施例中，若电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4的阻值相同，则第一比较器U2A的正输入端取样到的供电单元1的电压值为电池组M提供电压的四分之一，第二比较器U2B的正输入端取样到的供电单元1的电压值为电池组M提供电压的二分之一，于是，本实施例中，电源基准芯片D8提供2.5V的基准电压值，该值的选择需参考取样到的供电单元1的电压值，也就是说，需参考取样到的供电单元1的电压值对过压警示阈值和过压保护阈值的设定。

过压警示的实现过程：当供电单元1的电压值低于电源基准芯片D8提供的基准电压值时，第一比较器U2A实现翻转，从而使振荡电路203开始工作，于是灯管W的发光强度变暗，即以灯管W的发光强度变暗这种形式来指示过压警示。

过放保护的实现过程：当供电单元1的电压值低于电源基准芯片D8提供的基准电压值时，第二比较器U2B实现翻转，使三极管Q1基极不再导通，三极管Q1的集电极变为高电压，从而驱动三极管Q2的基极导通，此时，三极管Q3也导通，将开关管Q4的栅极电压拉低，从而灯管W断开以实现过放保护。三极管Q2的集电极上的电压使三极管Q2维持这个状态不变，从而实现了自锁。在重新断开、闭合单刀双掷开关K1时，可以解除自锁。

本实施例的灯具控制电路实现了光源关闭与正常光模式、光源关闭与强光模式之间的切换，同时实现了电源的低压警示及过放保护自锁功能。

本实施例中，开关管Q4为金属氧化物半导体开关，在其它实施例中，开关管Q4也可选用三极管等。

本发明还涉及一种灯具，该灯具包含灯具控制电路，该灯具控制电路的最优实施方式如上述实施例所阐述。本发明的灯具实现了强光模式与正常光模式的切换，同时，在电源提供的电压值低于过压警示阈值时产生过压警示，在电源提供的电压值低于过放保护阈值时控制灯管断开实现过放保护。

以上仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种灯具控制电路，包括供电单元(1)、控制单元(2)和灯管驱动单元(3)，其特征在于，所述控制单元(2)包括：

模式选择模块(201)，通过其内部的选择开关使灯管(W)在强光模式与正常光模式之间切换；

比较模块(202)，其用于设定过压警示阈值和过压保护阈值，且将所述过压警示阈值和所述过放保护阈值分别与所述供电单元(1)提供的电压值进行比较：在所述供电单元(1)提供的电压值低于所述过压警示阈值时控制灯管(W)产生过压警示，在所述供电单元(1)提供的电压低于所述过放保护阈值时控制灯管(W)断开实现过放保护；

振荡模块(203)，其在正常光模式时对所述供电单元(1)提供的电压进行处理并输出一脉宽信号，所述灯管驱动单元(3)根据所述脉宽信号通过控制其内部的开关管导通从而使灯管(W)工作。

2.根据权利要求1所述的灯具控制电路，其特征在于，所述控制单元(2)还包括在所述过放保护时实现自锁的状态锁定模块(204)；所述状态锁定模块(204)通过其内部的三极管控制所述开关管截止从而使灯管(W)断开实现自锁。

3.根据权利要求1所述的灯具控制电路，其特征在于，所述供电单元(1)包括电池组(M)、保险管(F)以及与电池组(M)相连接的整流桥(B1)；电池组(M)的正极通过保险管(F)与整流桥(B1)的输入端正极和输出端正极相连，电池组(M)的的负极与整流桥(B1)的输入端负极均与地相连接。

4.根据权利要求3所述的灯具控制电路，其特征在于，

所述灯管驱动单元(3)包括第四反相器(U1D)、电阻R13、电阻R14、灯管(W)和开关管(Q4)，第四反相器(U1D)的输出端通过电阻R13接到开关管(Q4)的栅极，开关管(Q4)的漏极接到灯管(W)的一端，电阻R14一端接到开关管(Q4)的栅极，电阻R14另一端接到开关管(Q4)的源极，开关管(Q4)的源极接地。

5.根据权利要求4所述的灯具控制电路，其特征在于，

所述模式选择模块(201)包括单刀双掷开关(K1)、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D6、二极管D7、二极管D9、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R17、电阻R19、第一反相器(U1A)、第二反相器(U1B)、第三反相器(U1C)和第五反相器(U1E)；

所述单刀双掷开关(K1)的公共端与所述整流桥(B1)的输入端正极和灯管(W)的一端均相连；所述单刀双掷开关(K1)的第一开关端接到二极管D2的正极，二极管D2的负极接通过电阻R17接到第一反相器(U1A)的输入端，第一反相器(U1A)的输出端分别接到第二反相器(U1B)的输入端和第三反相器(U1C)的输入端，第三反相器(U1C)的输出端通过电阻R8接到二极管D3的负极，第二反相器(U1B)的输出端接二极管D6的负极，二极管D6的正极接到第五反相器(U1E)的输入端，电阻R9一端接到第五反相器(U1E)的输入端，电阻R9另一端接地，二极管D2的正极通过电阻R7接到第五反相器(U1E)的输入端，第五反相器(U1E)的输出端接到二极管D7的负极，二极管D9的正极接到第一反相器(U1A)的输入端，电阻R19的一端接到二极管D9的负极，电阻R19的另一端接到第二反相器(U1B)的输出端；所述单刀双掷开关(K1)的第二开关端接到二极管D1的正极，二极管D1的负极经一电容接地，同时，二极管D7的正极接到第四反相器(U1D)的输入端。

6.根据权利要求5所述的灯具控制电路，其特征在于，

所述比较模块(202)包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R16、电阻R18、第一比较器(U2A)、第二比较器(U2B)和电源基准芯片(D8)；电阻R1的一端接到二极管D1的负极，电阻R1的另一端依次通过电阻R2、电阻R3与电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端接地，电阻R5的一端接到电源基准芯片(D8)的输出端，电阻R5的另一端接到二极管D1的负极，第二比较器(U2B)的正输入端接到电阻R2与电阻R3的交汇点，第一比较器(U2A)的负输入端和第二比较器(U2B)的负输入端均接到电源基准芯片(D8)的输出端，第一比较器(U2A)的正输入端接到电阻R3与电阻R4的交汇点，电阻R6的一端接到二极管D1的负极，电阻R18连接在二极管D2的负极与第二比较器(U2B)的输出端之间，电阻R16的一端接到第二比较器(U2B)的输出端。

7.根据权利要求6所述的灯具控制电路，其特征在于，

所述振荡模块(203)包括二极管D4、二极管D5、电阻R10、电阻R11、第六反相器(U1F)和电容C2；二极管D4的正极和二极管D5的正极相连且接到第六反相器(U1F)的输入端，电阻R10的一端接到二极管D4的负极，R10的另一端接到第六反相器(U1F)的输出端，电阻R11的一端接到二极管D5的负极，R11的另一端也接到第六反相器(U1F)的输出端，电容C2一端接到第六反相器(U1F)的输入端，电容C2另一端接地，电阻R12的一端接到第六反相器(U1F)的输出端，同时，第六反相器(U1F)的输入端接到二极管D3的正极，电阻R12的另一端接到第四反相器(U1D)的输入端。

8.根据权利要求7所述的灯具控制电路，其特征在于，

所述状态锁定模块(204)包括所述三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3和电阻R15，三极管Q1的基极接电阻R16的另一端，三极管Q1的集电极接电阻R6的另一端，三极管Q1的基极接到三极管Q2的集电极，三极管Q2的基极通过电阻R15接到三极管Q3的基极，三极管Q1、三极管Q2和三极管Q3的发射极均接地；同时，三极管Q3的集电极接到开关管(Q4)的源极。

9.一种灯具，包含灯具控制电路，该灯具控制电路包括供电单元(1)、控制单元(2)和灯管驱动单元(3)，其特征在于，所述控制单元(2)包括：

模式选择模块(201)，通过切换其内部的选择开关使灯管(W)在强光模式与正常光模式之间切换；

比较模块(202)，其用于设定过压警示阈值和过压保护阈值，且将所述过压警示阈值和所述过放保护阈值分别与所述供电单元(1)提供的电压值进行比较：在所述供电单元(1)提供的电压值低于所述过压警示阈值时控制灯管(W)产生过压警示，在所述供电单元(1)提供的电压低于所述过放保护阈值时控制灯管(W)断开实现过放保护；

振荡模块(203)，其在正常光模式时对所述供电单元(1)提供的电压进行处理并输出一脉宽信号，所述灯管驱动单元(3)根据所述脉宽信号通过控制其内部的开关管导通从而使灯管(W)工作。

10.根据权利要求9所述的灯具，其特征在于，所述控制单元(2)还包括在所述过放保护时实现自锁的状态锁定模块(204)；所述状态锁定模块(204)通过其内部的三极管控制所述开关管截止从而使灯管(W)断开实现自锁。

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