CN103188844A - 防爆led台灯及控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防爆LED台灯的控制电路及防爆LED台灯，所述防爆LED台灯的控制电路包括：一电池电量检测显示电路，其包括一单片机、一与该单片机相连的一电池电量检测单元及一与该单片机相连的电池电量显示单元，该电池电量显示单元包括三颗状态指示LED，以对应提供多档的电池电量指示；以及，一大功率LED驱动电路，其用于驱动由多颗大功率LED构成的发光源；本发明能够提供大功率、高亮度照明，并且具备防爆性能，适合自由移动。

Description

防爆LED台灯及控制电路

技术领域

本发明涉及灯具，尤其涉及LED台灯。

背景技术

现有的一类LED台灯，如中国专利ZL200720047790.4所公开的那样，通常包括：LED光源、单片机、LED控制驱动电路、电池电压检测电路、充电保护电路、电池以及充电器电源，电池的输出端同时与单片机、充电保护电路、电池电压检测电路及LED控制驱动电路的输入端连接，充电器电源的输出端同时与单片机、电池电压检测电路及LED控制驱动电路的输入端连接，充电器电源还通过电子保护电源开关与电池连接，充电保护电路的输出端与电子保护电源开关连接，LED控制驱动电路与LED光源连接。其通过电池电压检测电路来检测电池的剩余电量，通过一个指示灯指示剩余电量，当电池电量低于一定的设定值后该指示灯受控开启闪烁；其LED控制驱动电路采用三极管阵列实现，驱动能力较弱，不适宜对大功率LED进行驱动。现有的另一类LED台灯，包括灯座，灯头和连接灯座与灯头的灯杆，直接采用市电经全波整流后供电，通过PT4115芯片驱动三颗串联的大功率LED。现有的这些LED台灯的控制电路及结构，仅适合小范围的个人照明应用，而在一些工业场所的操作台上，需要大功率，高亮度的照明灯具，同时还要求灯具需要具备防爆性能、自由移动时，就不能满足应用需要了。可见，实有必要对现有的LED台灯进行改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术存在的不足，提出一种防爆LED台灯及控制电路，能够提供大功率、高亮度照明，并且具备防爆性能，适合自由移动。

本发明针对上述技术问题而提出的技术方案包括，提出一种防爆LED台灯的控制电路，包括：一电池电量检测显示电路以及一大功率LED驱动电路，该电池电量检测显示电路包括一单片机、与该单片机相连的一电池电量检测单元及一与该单片机相连的电池电量显示单元，该电池电量显示单元包括三颗状态指示LED，以对应提供多档的电池电量指示；所述大功率LED驱动电路用于驱动由多颗大功率LED构成的发光源；

当该单片机通过该电池电量检测单元采样到的电池电压大于第一设定值时，该单片机驱使三颗状态指示LED全亮，表示电池剩余电量在第一档；

当该单片机通过该电池电量检测单元采样到的电池电压小于第一设定值而大于第二设定值时，该单片机驱使两颗状态指示LED亮、一颗状态指示用LED灭，表示电池剩余电量在第二档；

当该单片机通过该电池电量检测单元采样到的电池电压小于第二设定值而大于第三设定值时，该单片机驱使一颗状态指示用LED亮、两颗状态指示用LED灭，表示电池剩余电量在第三档；

当该单片机通过该电池电量检测单元采样到的电池电压小于第三设定值时，该单片机驱使三颗状态指示用LED同步闪烁，表示电池电量即将耗尽；

其中，所述第一设定值、第二设定值及第三设定值依次递减。

优选地，所述电池电量检测单元包括串联连接的一上拉电阻和一下拉电阻，所述上拉电阻的一端经由一电源开关与所述电池的正极相连，所述电池的负极接地，所述上拉电阻的另一端与所述下拉电阻的一端相连，所述下拉电阻的另一端接地；所述单片机的内部具有一AD转换器，所述单片机的外部具有一与所述AD转换器相连的AD转换输入端口，所述上拉电阻和所述下拉电阻的公共端与所述单片机的所述AD转换输入端口相连。

优选地，该电池电量显示单元还包括三个三极管，每个三极管分别用以驱动一颗所述状态指示LED，每个三极管的基极与该单片机的一输出端口相连，集电极通过一电阻连接到一基准电位，发射极与对应的所述状态指示LED的正极相连，而对应的状态指示LED的负极接地。

优选地，所述大功率LED驱动电路包括：一LED驱动控制芯片及其外围电路，该外围电路包括：一电感，一续流二极管、一采样电阻以及两滤波电容；所述LED驱动控制芯片的电源输入端口经一电源开关与所述电池的正极相连，所述LED驱动控制芯片的电流设置端口与所述发光源的一端相连，所述发光源的另一端经所述电感与所述LED驱动控制芯片的两开关信号输出端口相连；所述采样电阻一端与所述LED驱动控制芯片的电源输入端口相连，另一端与所述LED驱动控制芯片的电流设置端口相连；所述续流二极管的阳极与所述LED驱动控制芯片的两开关信号输出端口相连，所述续流二极管的阴极与所述LED驱动控制芯片的电源输入端口相连；所述LED驱动控制芯片的电源输入端口还经所述两滤波电容中的其中一个滤波电容接地，所述两滤波电容中的另一个滤波电容的两端分别与所述发光源的两端相连。

该第一设定值对应于电池电压的70%；该第二设定值对应于电池电压的30%；该第三设定值对应于电池电压的10%。

本发明针对上述技术问题而提出的技术方案还包括，提出一种防爆LED台灯，包括一灯座、一灯头以及连接在该灯座与灯头之间的一把手，该灯座和灯头均是隔爆密封结构，该灯头中设置有多颗大功率LED，该灯座中设置有可充电电池、电源开关以及上述控制电路。

优选地，该灯头中设置有九颗大功率LED，安装在一铝基板上，排布成三串三并结构。

优选地，该灯头包括由相互配合的后盖、前盖以及装设在前盖上的透明件构成的密封结构，该后盖与前盖为铝合金材质，该透明件为玻璃材质。

优选地，该灯座包括通过螺钉固定、相互配合的底壳和上盖，底壳和上盖为铝合金材质。

优选地，每颗大功率LED配有一反光杯以使该防爆LED台灯发出的光适度聚中；该灯座和灯头上均设有容置机构以装设一泛光片。

与现有技术相比，本发明的防爆LED台灯及控制电路，能够提供大功率、高亮度照明，并且具备防爆性能，适合自由移动。

附图说明

图1为本发明的防爆LED台灯实施例的立体图。

图2为本发明的防爆LED台灯实施例的剖面视图。

图3为本发明的防爆LED台灯的控制电路实施例的电原理图。   

具体实施方式

以下结合附图，对本发明予以进一步地详尽阐述。

参见图1和图2，本发明的防爆LED台灯实施例大致包括：灯座1、把手2和灯头3。

灯座1是由铝合金材料构成的隔爆密封结构，由通过螺钉固定、相互配合的底壳19和上盖18围合出一安装腔室。该防爆LED台灯的核心电气部件：电池14和控制电路板13设置在该安装腔室中。其中，电池选用镍氢电池，可通过充电口与外部的充电器连接进行充电；控制电路板用来实现LED恒流控制以及电池电量显示功能，整个板子胶封起来，既方便于散热和固定元器件，又能满足防爆要求。用以实现电池电量显示功能的三颗LED可透过上盖18上的三个小透明窗口提供相应的光信号指示。而用以控制防爆LED台灯工作与否的电源开关11也可透过上盖18上的一个开孔伸出，该电源开关11选用旋转开关，该电源开关11在该开孔处的安装结构满足隔爆密封要求。另外，该底壳19上还形成有一开口腔，可用以收容一光处理片15，在本实施例中，该光处理片15为泛光片，在其他的应用场景，该光处理片15也可以是滤光片，以提供特别的光照颜色。

把手2用金属咪管制成，握持方便，并且方便弯折以便于调整照射方向。连接灯座1与灯头3的电缆线采用屏蔽线，该屏蔽线从金属咪管中间穿过。

灯头3主要由相互配合的后盖31、前盖32、装设在前盖32上的透明件33构成密封结构。其中，后盖31、前盖32是铝合金材质的，表面作氧化处理，透明件33是玻璃材质的，后盖31与前盖32之间的接触面，即防爆结合面须满足隔爆要求。九颗大功率LED均匀分布在一块圆形铝基板34上，铝基板34紧贴后盖31以加快散热。每颗大功率LED配有一个反光杯35，反光杯35的开口部通过反光杯盖36进行固定，这种结构可以使灯具整体发出的光能适度聚中，减少散射。另外，在前盖32上形成有内部带若干凸齿的卡槽321，需要对使灯具整体发出的光进行处理时，比如：需要泛光时，可以从灯座1中取出泛光片插入该卡槽321中。这种设计，使得用户在使用本发明的灯具时，能够获得较好的体验。

参见图3，本发明的防爆LED台灯的控制电路实施例主要包括：电源300、由单片机U1构成的电池电量检测显示电路100、恒流芯片U3构成的大功率LED驱动电路200两部分。

电源300由一电源开关SW和一电池BT串联而成。在电池电量检测显示电路100中，单片机U1可以选用型号为ATtiny13的8位微处理器。由于本发明的防爆LED台灯采用14.4V电池BT供电，可通过选用常规的7805三端稳压芯片U2来给由单片机U1构成的电池BT电量检测显示电路供电。单片机U1具有一A/D转换器，单片机U1的第3脚是一个AD转换输入端口，电阻R1和R2构成的电池电量检测单元在电源开关SW闭合的情况下可以采样电池BT的电压信息，具体地，该电池电量检测单元由两个电阻R1和R2串联构成，这两个串联电阻R1和R2的一端是经由电源开关SW与电池BT的正极相连、另一端与电池BT的负极相连，这两个串联电阻R1和R2的公共端与该单片机U1的AD转换输入端口（3脚）相连，该AD转换输入端口3与单片机U1内部的AD转换器的模拟信号输入端相连。单片机U1的三个输出端口5、6、7脚分别与三个三极管Q3、Q2、Q1的基极相连，三极管Q1、Q2、Q3的发射极分别与三颗状态指示用LED（LED1、LED2、LED3）的正极相连，这三颗状态指示用LED的负极接地，三个三极管Q1、Q2、Q3的集电极分别通过三个电阻R3-R5与电源正极相连，这种结构，单片机U1通过控制三极管Q1、Q2、Q3的导通与截止可驱动三颗状态指示用LED的亮、灭或者闪烁，可见，三个三极管Q1、Q2、Q3、三个电阻R3-R5以及三颗状态指示用LED配合单片机U1的三个输出端口5、6、7脚构成了一电池电量显示单元。

电源开关SW是指灯具的电源开关，也就是安装在灯座1上的电源开关11。本发明的由单片机U1构成的电池电量检测显示电路的工作原理大致是：

当单片机U1采样到电池电压>第一设定值V1时，可以让三颗状态指示用LED全亮，表示电池剩余电量在70%以上；

当单片机U1采样到第一设定值V1>电池电压>第二设定值V2时，可以让两颗状态指示用LED亮、一颗状态指示用LED灭，表示电池剩余电量在30%-70%；

当单片机U1采样到第三设定值V3<电池电压<第二设定值V2时，可以让一颗状态指示用LED亮，表示电池剩余电量10%-30%；

当单片机U1采样到电池电压<第三设定值V3时，让三颗状态指示用LED同步闪烁，表示电池电量即将耗尽。

大功率LED驱动电路200用以驱动安装在灯头内的由九颗大功率LED构成的发光源400。在大功率LED驱动电路200中，恒流芯片U3可以选用型号为AL8806的BUCK型LED驱动控制芯片，它的突出优点是外围电路简单，需要的器件少，驱动输出电流可达1.5A且可以按需调节，输出大电流时自身的温升也很低。该大功率LED驱动电路200还包括与LED驱动控制芯片U3相连的外围电路，该外围电路主要包括：电感L1，续流二极管D1、采样电阻R6以及滤波电容C1、C2。LED驱动控制芯片U3的电源输入端口（8脚）经电源开关SW与电池BT的正极相连，LED驱动控制芯片U3的电流设置端口（1脚）与发光源400的一端相连，发光源400的另一端经电感L1与LED驱动控制芯片U3的两开关信号输出端口（5脚和6脚）相连；采样电阻R6一端与LED驱动控制芯片U3的电源输入端口（8脚）相连，另一端与LED驱动控制芯片U3的电流设置端口（1脚）相连；续流二极管D1的阳极与LED驱动控制芯片U3的两开关信号输出端口（5脚和6脚）相连，续流二极管D1的阴极与LED驱动控制芯片U3的电源输入端口（8脚）相连；LED驱动控制芯片U3的电源输入端口（8脚）还经滤波电容C1接地，滤波电容C2的两端分别与发光源400的两端相连。

发光源400包括九颗大功率LED，该九颗大功率LED采用3串3并连接，其中，LED11、LED12与LED13为第一串，LED21、LED22与LED23为第二串，LED31、LED32与LED33为第三串。电源开关SW接通，九颗大功率LED就会全亮，SW断开，九颗大功率LED就会全灭。

综上，本发明的防爆LED台灯的基本功能是：1，电源开关SW接通，灯具亮；同时三颗状态指示用LED会自动显示电池剩余电量信息，当电池电量下降到10%以内时，三颗状态指示用LED会不停的闪烁，提示用户电量耗尽需要尽快充电；2，具有隔爆型防爆功能，可在有爆炸性气体存在的区域使用。

与现有技术相比，本发明的防爆LED台灯及控制电路具有的有益效果包括：能够提供大功率、高亮度照明，并且具备防爆性能，适合自由移动，从而可以适用于有爆炸性气体存在的工矿区域；能够提供多档的电池余量指示，并且能够提供光处理片的灵活使用，从而可以大大提升用户体验。

上述内容，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种防爆LED台灯的控制电路，其特征在于，包括：

一电池电量检测显示电路，其包括一单片机、一与该单片机相连的一电池电量检测单元及一与该单片机相连的电池电量显示单元，该电池电量显示单元包括三颗状态指示LED，以对应提供多档的电池电量指示；以及，

一大功率LED驱动电路，其用于驱动由多颗大功率LED构成的发光源； 

当该单片机通过该电池电量检测单元采样到的电池电压大于第一设定值时，该单片机驱使三颗状态指示LED全亮，表示电池剩余电量在第一档；

当该单片机通过该电池电量检测单元采样到的电池电压小于第一设定值而大于第二设定值时，该单片机驱使两颗状态指示LED亮、一颗状态指示用LED灭，表示电池剩余电量在第二档；

当该单片机通过该电池电量检测单元采样到的电池电压小于第二设定值而大于第三设定值时，该单片机驱使一颗状态指示用LED亮、两颗状态指示用LED灭，表示电池剩余电量在第三档；

当该单片机通过该电池电量检测单元采样到的电池电压小于第三设定值时，该单片机驱使三颗状态指示用LED同步闪烁，表示电池电量即将耗尽，

其中，所述第一设定值、第二设定值及第三设定值依次递减。

2.依据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述电池电量检测单元包括串联连接的一上拉电阻和一下拉电阻，所述上拉电阻的一端经由一电源开关与所述电池的正极相连，所述电池的负极接地，所述上拉电阻的另一端与所述下拉电阻的一端相连，所述下拉电阻的另一端接地；所述单片机的内部具有一AD转换器，所述单片机的外部具有一与所述AD转换器相连的AD转换输入端口，所述上拉电阻和所述下拉电阻的公共端与所述单片机的所述AD转换输入端口相连。

3.依据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，该电池电量显示单元还包括三个三极管，每个三极管分别用以驱动一颗所述状态指示LED，每个三极管的基极与该单片机的一输出端口相连，集电极通过一电阻连接到一基准电位，发射极与对应的所述状态指示LED的正极相连，而对应的状态指示LED的负极接地。

4.依据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述大功率LED驱动电路包括：一LED驱动控制芯片及其外围电路，该外围电路包括：一电感，一续流二极管、一采样电阻以及两滤波电容；所述LED驱动控制芯片的电源输入端口经一电源开关与所述电池的正极相连，所述LED驱动控制芯片的电流设置端口与所述发光源的一端相连，所述发光源的另一端经所述电感与所述LED驱动控制芯片的两开关信号输出端口相连；所述采样电阻一端与所述LED驱动控制芯片的电源输入端口相连，另一端与所述LED驱动控制芯片的电流设置端口相连；所述续流二极管的阳极与所述LED驱动控制芯片的两开关信号输出端口相连，所述续流二极管的阴极与所述LED驱动控制芯片的电源输入端口相连；所述LED驱动控制芯片的电源输入端口还经所述两滤波电容中的其中一个滤波电容接地，所述两滤波电容中的另一个滤波电容的两端分别与所述发光源的两端相连。

5.依据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，该第一设定值对应于电池电压的70%；该第二设定值对应于电池电压的30%；该第三设定值对应于电池电压的10%。

6.一种防爆LED台灯，包括一灯座、一灯头以及连接在该灯座与灯头之间的一把手，其特征在于，该灯座和灯头均是隔爆密封结构，该灯头中设置有多颗大功率LED，该灯座中设置有可充电电池、电源开关以及如权利要求1至5任一所述的控制电路。

7.依据权利要求6所述的防爆LED台灯，其特征在于，该灯头中设置有九颗大功率LED，安装在一铝基板上，排布成三串三并结构。

8.依据权利要求6所述的防爆LED台灯，其特征在于，该灯头包括由相互配合的后盖、前盖以及装设在前盖上的透明件构成的密封结构，该后盖与前盖为铝合金材质，该透明件为玻璃材质。

9.依据权利要求6所述的防爆LED台灯，其特征在于，该灯座包括通过螺钉固定、相互配合的底壳和上盖，底壳和上盖为铝合金材质。

10.依据权利要求6所述的防爆LED台灯，其特征在于，每颗大功率LED配有一反光杯以使该防爆LED台灯发出的光适度聚中；该灯座和灯头上均设有容置机构以装设一泛光片。

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