CN108696970B - 一种智能识别电池包充放电状态的照明装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种智能识别电池包充放电状态的照明装置。该照明装置包括灯体和电池包。其中，灯体包括发光单元和与发光单元电连接的第一通用串行总线接口；电池包包括电源和与电源电连接的第二通用串行总线接口。第一通用串行总线接口包括用于与所述第二通用串行总线接口建立信号传输的第一信号传输端和用于向所述发光单元传输电能的第一供电端，第二通用串行总线接口包括用于与所述第一通用串行总线接口建立信号传输的第二信号传输端和用于向所述第一供电端传输电能的第二供电端。第一信号传输端接地；第二信号传输端与开关电路电连接，用于在第二信号传输端处于低电平时开启电源至第二供电端的电能传输。
Description
技术领域
本发明属于照明装置领域，具体涉及一种能够智能识别电池包充放电状态的装明装置。
背景技术
现有的照明装置通常都是内置电池，电池不可自由拆卸。由此带来的问题是，在照明装置没电时，必须连通灯体一起充电。这样的照明装置续航能力完全取决于内置的电池，相较于电池可拆卸替换的照明装置来说，内置电池的照明装置续航能力往往也会较差。现有一些照明装置的电池是可拆卸替换的，但是这些拆卸下来的电池往往需要额外的充电外置设备才能对其进行充电。电池上面不具备通用的充电接口，这也是市面上一些照明装置的痛点所在。此外，现有技术中，有些照明照明装置使用的可拆卸电池中也采用了通用的接口，但为了满足充电和放电两种状态，这些现有技术中基本上都需要设置两个端口：一个用于对灯体放电，另一个则用于给电池充电。因此，需要一种可以仅通过单个端口便实现其中的可拆卸电池的充放电功能的照明装置。
同时，现有的照明装置也无法自主识别电池是否安装正确和电池型号是否正确。若电池没有安装好就对照明装置进行供电，电池提供的电流会存在不稳定等问题，会对照明装置造成损伤。同样，若安装了型号不匹配的电池，若电流和电压的规格不相同，也会对照明装置造成损伤。因此，还需要一种能够识别所安装电池是否符合规定的照明装置。
发明内容
为解决上述技术问题，在本发明的第一方面，提供一种具有可拆卸电池的照明装置，其中，该可拆卸电池可以仅通过单个端口便智能地识别电池包充放电状态。具体地，该照明装置包括灯体和电池包。其中，灯体包括发光单元和与发光单元电连接的第一通用串行总线接口；电池包包括电源和与电源电连接的第二通用串行总线接口。进一步地，第一通用串行总线接口包括用于与所述第二通用串行总线接口建立信号传输的第一信号传输端和用于向所述发光单元传输电能的第一供电端，第二通用串行总线接口包括用于与所述第一通用串行总线接口建立信号传输的第二信号传输端和用于向所述第一供电端传输电能的第二供电端。进一步地，第一信号传输端接地；第二信号传输端与开关电路电连接，用于在第二信号传输端处于低电平时开启电源至第二供电端的电能传输。
在部分实施例中，第一信号传输端包括第一信号正端和第一信号负端，第一信号正端和第一信号负端接地。第二信号传输端包括第二信号正端和第二信号负端，第二信号正端与第二信号负端电连接至开关电路，所述电源通过开关电路传输电能至第二供电端。
在部分实施例中，开关电路包括第一MOS管。其中，第二信号正端与第一MOS管的栅极连接，电源与第一MOS管的漏极连接，第一MOS管的源极与所述第二供电端连接。
在其他部分实施例中，开关电路包括第二MOS管。其中，第二信号负端与第二MOS管的栅极连接，电源与第二MOS管的源极连接，第二MOS管的漏极与第二供电端连接。
在另一部分实施例中，开关电路包括第一MOS管和第二MOS管。其中，第二信号负端与第二MOS管的栅极连接，电源与所述第二MOS管的源极连接，第二MOS管的漏极与第一MOS管的漏极连接。第二信号正端与第一MOS管的栅极连接，第一MOS管的源极与所述第二供电端连接。
进一步地，第二供电端还与谐波电路连接。
进一步地，第二供电端还与稳压管连接。
在本发明的第二方面，提供另一种具有可拆卸电池的照明装置，其中包括灯体和电池包；该电池包可拆卸安装在灯体上，用于为灯体供电。灯体内设有第一控制板、与所述第一控制板连接的发光单元、与发光单元电连接的第一通用串行总线接口、以及感应触针。电池包包括电源和与电源电连接的第二通用串行总线接口。灯体上设有用于容置电池包的凹槽，其中，该第一通用串行总线接口设置在该凹槽的底部；感应触针从凹槽的底部沿远离第一控制板一端伸出。电池包内设有第二控制板、第二通用串行总线接口、与该第二控制板连接的电源、以及感应触片。其中，第二通用串行总线接口设置在电池包插入所述凹槽的一端，且位置与所述第一通用串行总线接口相对应，使得所述第二通用串行总线接口能够在电池包被插入时与所述第一通用串行总线接口相配合。同时，电池包插入灯体凹槽的一端设有与感应触针位置相对应通孔，所述感应触片设置在所述通孔底部。当电池包被完全插入至灯体的凹槽内时，所述感应触针与所述感应触片实质接触，进而使第二控制板控制电池包为灯体供电。
优选地，如第一方面中所述，第一通用串行总线接口包括用于与所述第二通用串行总线接口建立信号传输的第一信号传输端和用于向所述发光单元传输电能的第一供电端，第二通用串行总线接口包括用于与所述第一通用串行总线接口建立信号传输的第二信号传输端和用于向所述第一供电端传输电能的第二供电端。进一步地，第一信号传输端接地；第二信号传输端与开关电路电连接，用于在第二信号传输端处于低电平时开启电源至第二供电端的电能传输。
优选地，电池包的外侧壁上设有密封圈，当电池包插入凹槽内时，密封圈配合凹槽的内侧壁形成密封结构。
优选地，感应触片包括依次连接的第一连接部、第二连接部和第三连接部，第一连接部以第一方向垂直于第二连接部，第三连接部以第二方向垂直于第二连接部，第三连接部与第二控制板连接。
优选地，第一连接部、第二连接部和第三连接部的连接处为弧形。
优选地，当感应触针与感应触片抵接时，第一连接部的偏移角度为3°-8°。
优选地，当感应触针与感应触片抵接时，第一连接部的偏移角度为5°。
优选地，感应触片由弹簧钢制成。
优选地，第一连接部、第二连接部和第三连接部的长度比为1:1:2。
优选地，感应触针靠近感应触片一端的端面为弧面。
通过上述的方案设计，本发明所提供的照明装置通过对通用串行总线接口中信号传输端的改进，使得灯体和电池包在通过通用串行总线接口配合时，将电池包的信号传输端变为低电平，进而打开与信号传输端相连的开关电路，以便电源为开始通过通用串行总线接口中的供电端对灯体进行放电。而在其他情况下，电池包则也可以直接通过其通用串行总线接口进行充电。这样的改进，一方面使得照明装置可以具有可拆卸的电池包；另一方面，也实现了对拆卸下来的电池包进行便捷充电的技术效果。同时，本发明的灯体上设有感应触针，电池包上设有相对应的感应触片，只有当感应触针与感应触片接触时电池包才会为灯体供电，避免其他不符合规格的电池包为灯体供电时因为型号与性能的不匹配而对灯体造成损伤。
附图说明
图1是根据本发明实施例的一种智能识别电池包充放电状态的照明装置的整体结构示意图。
图2是根据本发明实施例的照明装置的灯体和电池包的通用串行总线接口的电路示意图。
图3是根据本发明实施例的一种智能识别电池包充放电状态的照明装置。
图4是根据图3中所示照明装置中所使用的灯体的内部结构示意图。
图5是根据图3中所示照明装置的内部结构示意图。
图6是根据图3中所示照明装置中所使用灯体的局部示意图。
图7是根据图3中所示照明装置中所使用的电池包的结构示意图。
图8是根据图3中所示照明装置中所使用的电池包的内部结构示意图。
图9是根据图3中所示照明装置中所使用电池包的感应触片的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
如图1所示，本发明提供一种电池可拆卸的照明装置。具体地，该照明装置包括灯体1和电池包2。其中，灯体1包括发光单元11和与发光单元11电连接的第一通用串行总线接口14；电池包2包括电源VBAT和与电源VBAT电连接的第二通用串行总线接口23。灯体1的第一通用串行总线接口14可以与电池包2的第二通用串行总线接口23相适配。第一通用串行总线接口14和第二通用串行总线接口23的配合建立信号传输，进而控制电池包2中的电源VBAT对灯体1进行放电。灯体1中的发光单元11获得来自电池包2的电力后即可以进行发光。可以理解，发光单元11是可以通过电能驱动即可发光的发光元件，例如LED灯组、灯泡等。
更具体地，如图2所示，灯体1的第一通用串行总线接口14包括用于与第二通用串行总线接口23建立信号传输的第一信号传输端D-、D+和用于向发光单元11传输电能的第一供电端DC_IN。第二通用串行总线接口23包括用于与第一通用串行总线接口14建立信号传输的第二信号传输端D-、D+和用于向第一供电端DC_IN传输电能的第二供电端DC_IN。进一步地，第一信号传输端D-、D+接地。第二信号传输端D-、D+与开关电路电连接，用于在第二信号传输端D-、D+处于低电平时开启电源VBAT至第二供电端DC_IN的电能传输。在进一步的实施例中，第一信号传输端D-、D+包括第一信号正端D+和第一信号负端D-，第一信号正端D+和第一信号负端D-接地。第二信号传输端D-、D+包括第二信号正端D+和第二信号负端D-，第二信号正端D+与第二信号负端D-电连接至开关电路，电源VBAT通过开关电路传输电能至第二供电端DC_IN。
如图2所示，开关电路包括第一MOS管Q1和第二MOS管Q2。其中，第二信号负端D-与第二MOS管Q2的栅极连接，电源VBAT与第二MOS管Q2的源极连接，第二MOS管Q2的漏极与第一MOS管Q1的漏极连接。第二信号正端D+与第一MOS管Q1的栅极连接，第一MOS管Q1的源极与第二供电端DC_IN连接。依此，可以发现，第一MOS管Q1和第二MOS管Q2在电源VBAT至第二供电端DC_IN的线路上相对反向设置。即，在在电源VBAT至第二供电端DC_IN的线路上，第一MOS管的输入端是漏极，而第二MOS管的输入端是源极。通过这样的反置，使得电源VBAT的电流不会在第一MOS管和第二MOS管截止时漏电至第二供电端DC_IN。
更进一步地，第二供电端DC_IN还可以与谐波电路连接。如图2所示，电容C3和电阻R4串联后，一端连接至第二供电端DC_IN，另一端接地。同时，第二供电端DC_IN还可以与稳压管DZ1连接。谐波电路和稳压管的引进，使得电池包2的供电电路更加稳定。
通过上述设计，在电池包2接入灯体1时，电池包2的通过第二通用串行接口122与灯体的第一通用串行接口112配合。由于第一通用串行接口112的第一信号正端D+和第一信号负端D-接地，进而使与之配合的第二通用串行接口122的第二信号正端D+和第二信号负端D-也拉到地上，变为低电平，进而打开开关电路中的第一MOS管Q1和第二MOS管Q2。第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的开启，使得电源VBAT得以传输电能至第二供电端DC_IN，并进而通过第二供电端DC_IN传输至与第二供电端相配合的灯体的第一供电端DC_IN，最终为发光单元11提供电能，以驱使其发光。
而在其他的实施例中，本发明的开关电路中还可以只包括第一MOS管Q1。在这种情况下，例如，第二信号正端D+与第一MOS管Q1的栅极连接。电源VBAT与第一MOS管Q1的漏极连接，第一MOS管Q1的源极与第二供电端DC_IN连接。
在另外的实施例中，本发明的开关电路中也可以只包括第二MOS管Q2。这种情况下，例如，第二信号负端D-与第二MOS管Q2的栅极连接，电源VBAT与第二MOS管Q2的源极连接，第二MOS管Q2的漏极与第二供电端DC_IN连接。
本发明所提供的照明装置通过对通用串行总线接口中信号传输端的改进，使得灯体和电池包在通过通用串行总线接口配合时，将电池包的信号传输端变为低电平，进而打开与信号传输端相连的开关电路，以便电源为开始通过通用串行总线接口中的供电端对灯体进行放电。而在其他情况下，电池包则可以直接通过其通用串行总线接口进行充电。
应当注意的是，上述关于开关电路中MOS管的源极与漏极的方向设置仅是作为示例。本领域技术人员在本发明的教导下，还可以对MOS管的电源输入端和输出端做出适应性的方向变化。
在本发明的第二实施例中，请参考图3-图9，实施例中，提供一种照明装置，包括灯体1和电池包2；电池包2可拆卸安装在灯体1上，用于为灯体1供电。灯体1内设有第一控制板12、与第一控制板12连接的发光单元11、第一通用串行总线接口14、以及感应触针13。在本实施例中，发光单元可以通过第一控制板12与第一通用串行总线接口14进行连接。但在其他可选的实施例中，发光单元也可以直接与通用串行总线接口进行连接。同时，灯体1上还设有用于容置电池包2的凹槽15，第一通用串行总线接口14设置在凹槽15的底部，感应触针13设置于第一通用串行总线接口14旁边，与第一通用串行总线接口14类似，从凹槽15的底部沿远离第一控制板12一端伸出。电池包2内设有第二控制板22和与第二控制板22连接的电源21、第二通用串行总线接口23、以及感应触片24。其中，第二通用串行总线接口23设置在电池包2插入凹槽15的一端，且位置与第一通用串行总线接口14相对应，以使电池包2被插入至凹槽15内时，第一通用串行总线接口14能够与第二通用串行总线接口23相配合。电池包2插入凹槽15的一端设有与感应触针13位置相对应通孔26，而感应触片24设置在通孔26底部，从而在电池包2被完全插入至凹槽15内时感应触针13能够与感应触片24接触，进而使第二控制板22控制电池包2为灯体1供电。
在部分实施例中，如图2所示，灯体1的第一通用串行总线接口14包括用于与第二通用串行总线接口23建立信号传输的第一信号传输端D-、D+和用于向发光单元11传输电能的第一供电端DC_IN。第二通用串行总线接口23包括用于与第一通用串行总线接口14建立信号传输的第二信号传输端D-、D+和用于向第一供电端DC_IN传输电能的第二供电端DC_IN。优选地，第一信号传输端D-、D+接地。第二信号传输端D-、D+与开关电路电连接，用于在第二信号传输端D-、D+处于低电平时开启电源VBAT至第二供电端DC_IN的电能传输。在进一步的实施例中，第一信号传输端D-、D+包括第一信号正端D+和第一信号负端D-，第一信号正端D+和第一信号负端D-接地。第二信号传输端D-、D+包括第二信号正端D+和第二信号负端D-，第二信号正端D+与第二信号负端D-电连接至开关电路，电源VBAT通过开关电路传输电能至第二供电端DC_IN。在此实施例中，开关电路还与第二控制板22电连接，以在感应触片24和感应触针13相接触时，第二控制板22能控制开关电路的开启，以便对灯体1进行供电。
在进一步的实施例中，第一通用串行总线接口14与第二通用串行总线接口23可以直接使用本发明第一实施例中所示的电路方式，例如，如图2所示的电路方案。在此不做赘述。
在部分实施例中，电池包2通过通用串行总线接口与灯体1连接，并为灯体1供电。电池包2与灯体1可拆卸连接，当电池包2内电量不足时，只需取下没电的电池包2，更换新的电池包2即可让灯体1不用停止工作就能续航。
同时本发明灯体1上设有感应触针13，电池包2上设有相对应的感应触片24，只有当感应触针13与感应触片24接触时，电池包2才会为灯体1供电。
在将电池包2插入灯体1时，若电池包2未能完全插入灯体1，此时，第二通用串行总线接口23会只有部分插入第一通用串行总线接口14之中，两者之间会存在一定的虚连接，这会导致电池包2对灯体1的供电不稳定，从而对灯体1造成损害。而通过设置感应触针13和感应触片24，形成双保险，只有当第二通用串行总线接口23完全插入第一通用串行总线接口14之中，且感应触针13与感应触片24接触时，电池包2才会为灯体1供电，避免对灯体1造成损伤。同时也可避免其他不符合规格的电池包2为灯体1供电时因为型号与性能的不匹配而对灯体1造成损伤。
本实施例中，灯体1和电池包2的外壳都是一体成型的，单独的灯体1或电池包2的防水效果都很好，但是因为灯体1上凹槽15的底部设有伸出的感应触针与第一通用串行总线接口14，电池包2上也有通孔26和第二通用串行总线接口23，这无疑会减弱灯体1和电池包2连接处的防水效果。本实施例中，在电池包2的外侧壁上设有密封圈27，当电池包2插入凹槽15内时，密封圈27配合凹槽15的内侧壁形成密封结构，以增强灯体1和电池包2连接处的防水效果。
为了使感应触针13和感应触片24的接触效果良好，感应触针13和感应触片24在抵接时，感应触针13会顶动感应触片24，使其弯折一定的角度。但金属多次弯折后会使金属产生疲劳，使感应触针13离开感应触片24后感应触片24无法恢复到原位，甚至出现灯体1与电池包2连接时，感应触针13无法接触到感应触片24的情况。本实施例中，感应触片24包括依次连接的第一连接部241、第二连接部242和第三连接部243，第一连接部241以第一方向垂直于第二连接部242，第三连接部243以第二方向垂直于第二连接部242，第三连接部243与第二控制板22连接。感应触片24呈类似工字型的形状，这样的形状可以使感应触片24的弹性更好。使感应触片24不会因为多次弯折而产生疲劳，延长感应触片24的使用年限。
在部分实施例中，如图9所示，第一连接部241、第二连接部242和第三连接部243的连接处为弧形。进一步增加感应触片24的弹性，增加其使用年限。优选地，第一连接部241、第二连接部242和第三连接部243的长度比为1:1:2。第一连接部241用于和感应触针13接触，第三连接部243与第二控制板22连接，当感应触针13顶动第一连接部241时，因为第三连接部243长于第一连接部241，且两者相互平行，所以发生偏折更多的是第三连接部243，使第一连接部241不易因为变形，而影响其与感应探针的接触。同时第一连接部241加第三连接部243的长度与第二连接的比值为3:1，且两者均垂直于第二连接部242，形成三角形的两个直角边，其受力时更加稳定，不会出现局部受力过大的情况。
在部分实施例中，为使感应触针13顶动感应触片24时，对感应触片24的损伤最小，当感应触针13与感应触片24抵接时，第一连接部241的偏移角度为3°-8°。在这个角度范围内，感应触片24即使连续多次发生弯折，也不会轻易产生金属疲劳，大大增加感应触片24的使用年限。进一步地，本实施例中选取最佳值，当感应触针13与感应触片24抵接时，第一连接部241的偏移角度为5°，使感应触针13对感应触片24的损伤最小。
再部分实施例中，感应触片24由弹簧钢制成。弹簧钢的弹性好，且不易产生金属疲劳，即使感应触片24频繁的发生弯折也不会轻易产生金属疲劳。
作为进一步改进，本实施例中，感应触针靠近感应触片24一端的端面为弧面。因为感应触针13要顶动感应触片24发生弯折，使两者之间不能相互垂直，感应触针13的端面为弧面，可以实现即使感应触针13与感应触片24不是相互垂直的，也能保证接触面的接触面积足够、接触效果良好。同时，即使感应触片24发生金属疲劳而使感应触针13与感应触片24接触时的角度发生改变，也能保证接触面的接触面积足够、接触效果良好。
在部分实施例中，进一步包括后盖3，后盖3与灯体1连接，用于固定电池包2，防止电池包2与灯体1脱离。
上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (3)
1.一种智能识别电池包充放电状态的照明装置，其特征在于，包括灯体和电池包；所述灯体包括发光单元和与所述发光单元电连接的第一通用串行总线接口；所述电池包包括电源和与所述电源电连接的第二通用串行总线接口；
其中，所述第一通用串行总线接口包括用于与所述第二通用串行总线接口进行信号传输的第一信号传输端和用于向所述发光单元传输电能的第一供电端；第二通用串行总线接口包括用于与所述第一通用串行总线接口建立信号传输的第二信号传输端和用于向所述第一供电端传输电能的第二供电端；
其中，所述第一信号传输端接地；所述第二信号传输端与开关电路电连接，用于在所述第二信号传输端处于低电平时开启所述电源至所述第二供电端的电能传输；所述第一信号传输端包括第一信号正端和第一信号负端，所述第一信号正端和第一信号负端接地；所述第二信号传输端包括第二信号正端和第二信号负端，所述第二信号正端与所述第二信号负端电连接至所述开关电路，所述电源通过所述开关电路传输电能至所述第二供电端；
所述开关电路包括第一MOS管；其中，所述第二信号正端与所述第一MOS管的栅极连接，所述电源与所述第一MOS管的漏极连接，所述第一MOS管的源极与所述第二供电端连接；或者，
所述开关电路包括第二MOS管；其中，所述第二信号负端与所述第二MOS管的栅极连接，所述电源与所述第二MOS管的源极连接，所述第二MOS管的漏极与所述第二供电端连接；或者，
所述开关电路包括第一MOS管和第二MOS管；其中，所述第二信号负端与所述第二MOS管的栅极连接，所述电源与所述第二MOS管的源极连接，所述第二MOS管的漏极与所述第一MOS管的漏极连接；所述第二信号正端与所述第一MOS管的栅极连接，所述第一MOS管的源极与所述第二供电端连接。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述第二供电端与谐波电路连接。
3.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述第二供电端与稳压管连接。
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