CN203104856U - 夜灯 - Google Patents

Abstract

夜灯，属于属于电子技术，应用于灯具应用领域。本实用新型共采用了9种技术措施。主要目的是适合夜间行动之用，特别是适合于老人们。主要由整流单元，夜起动单元，声控单元，灯亮时间控制元件，亮度控制单元，灯具共同组成。主要目的是设计一种新型的灯具控制电路与灯具配套，以适合老人们夜间起夜的需要，关爱老人。由于老人们身体普遍的特点：一是是夜晚常常发生尿频。二是眼眼睛与行动不变。三是一旦发生意外，后果严重。四是老人个体差别大。目前产品与此要求存在差距。而本实用新型设计科学，实施之后，一是功能全面，能满足老人以上特点的需要，二是线路性能优异，使用个性化强，三是可靠元件不易损坏，使用省心。

Description

夜灯

技术领域

本发明属于电子技术，应用于灯具应用领域。 

背景技术

关注微势群体，关爱老人，特别是关爱空巢老人是中华民族的美德，也是社会应尽的一种力条与责任，本专利主要是为老人们在夜间方便行走的一种灯具。 

老人们身体普遍的特点：一是尿频，特别是夜晚常常发生。二是眼睛视力欠佳与行动迟缓，在夜间起夜时，更增加了不便。三是如果一旦发生摔倒等意外，容易发生中风或骨拆等情况后果严重。四是老人个体差别大，有的行动较慢，有的较快等等。为此这种灯具应满足以下几种条件，第一是这种灯具有自动开灯与自动关灯功能。第二是在白天不工作以省电，同时增加灯具寿命。而自动功能只能发生在夜间。第三是自动开灯功能的灵敏度要高，老人走路声、咳嗽声或较小敲打声都应起动。第四是每次灯亮的时间，亮灯的强弱应有个性化，符合本人的习惯，第五是应可靠，耐用。第六是各对应功能的技术参数应高于一般家电产品。查阅资料与目前产品，还存在着差距，情况如下： 

第一类情况是功能仅是部分，不完全。

如有的产品只有声控功能，有的只有光控功能，有的虽然同时有光控与声控功能，但又不具有个体性化，如有的需要灯暗，以免影响它人睡眠，有的需要灯亮，因眼睛不好；又如有的需灯亮时间长一些，因使用者行动较慢，有的又希望灯熄时间短一些，以免影响他人。 

第二类情况是只有近似功能，其在性能上也存在差距。 

有的产品，光控与声控灵敏度不够，声响而灯不亮；有的不可靠，灯亮而不熄；有的易坏等等。 

第三类情况是设计不够科学。 

一是体现在线路复杂，或有源件多，或无源件过多，二是有源件潜能没有充分发挥，三是对有源件的保护未到位等等，由于上述原因，所以易发生灵敏度不够高，或有源件易坏等故障。 

所以这类产品还应该不断进步，不断优化，产生更丰富的优秀品种供老人们选择，消费。 

发明内容

本发明的目的是设计一种新型的灯具控制电路与灯具配套，以适合老人们夜间起夜的需要，关爱老人。 

本发明的具体措施是： 

1、夜灯是由整流单元，夜起动，声控单元，灯亮时间控制件，亮度控制单元，灯具共同组成。

其中夜起动就由第一只PNP三极管与第一只NPN三极管组成的电子开关以及外围件组成。 

整流输出后，电源端接在了第一只PNP三极管的发射极；该管的基极经过一只电阻串联后与第一只NPN三极管的集电极相连；同时在第一只PNP三极管的发射极与基极之间连接了一只电阻；该管的集电极接了声控单元中后级的第二只PNP三极管的发射极；夜起动单元中的前级第一只NPN三极管的基极与地之间接了一只光敏器件，同时连接了一只电阻到电源；光敏器件的热端串联了数只二极管后连接了第一只NPN三极管的基极；该管的集电极串接了一只电阻后与该单元中的第一只PNP三极管基极相连。 

声控单元由第二只PNP三极管与第二只NPN三极管组成的电子开关以及外围件组成。 

第二只PNP三极管的发射极与第一只PNP三极管集电极连接，基极经过一只电阻与二极管串联后与第二只NPN三极管集极相连，该管集电极输出有两路，之一路连接了亮度控制单元；之二路连接了一支反馈支路，反馈支路是用一只反馈电容的一端连接了第二只PNP三极管集电极，另一端串联了一支可调电阻与固定电阻后再与二极管串联后连接了第二只NPN三极管基极；第二只NPN三极管的基极与地之间接了一只声控器件，该器件包含有声控传感器与接口电路，该管集电极经过一只电阻与第二只PNP三极管基极相连，发射极接地。 

亮度控制单元是由一块非门集成电路与第三只NPN三极管与第三只PNP三极管组成的电子开关与外围件组成。 

用第三只PNP三极管的发射极连接第二只PNP三极管集电极，集电极连接灯具电源；基极连接了第三只NPN三极管集电极；第三只NPN三极管发射极接地，第三只NPN三极管的基极经过电阻后连接了振荡单元的输出端。 

用含有非门的集成电路中的非门连接成了一只可以调占空比的振荡器单元，振荡器单元的输出连接了第三只NPN三极管的基极。 

灯具是用电阻与LED串联支路，LED正极的一端接在亮度控制单元PNP三极管集电极，负极端接地。 

2、用市电经过串联电容后，再输入到桥式整流输入回路中。 

3、夜起动单元中的NPN三极管的基极串联的二极管个数为一个至两个。 

以上措施的相关意义，进一步解释如下： 

1、灯具控制电路动作原理，能满足所要求的完全功能说明。

说明书图1中，三极管105NPN与三极管108PNP组成了一对互补型单元放大电路，即夜起动单元，该单元主要实现灯具在白天关闭、夜晚开通的作用。三极管111NPN与三极管113PNP组成了另一对互补型单元放大电路，即声控单元，该单元的功能主要是实现在夜晚起夜的开通作用。由集成电路120与对管118，119共同组成了光亮度控制单元。 

光控与声控形成有顺序控制的原理是：因为光敏器件103接在了NPN三极管105的基极与地间，在白天时光敏器件电阻小，三极管105基极被钳位，与三极管108PNP形成的放大单元（电子开关）不会开通，声控单元无电，灯不会亮。在夜间时，光弱，光敏器件电阻增大，108PNP基极有电，夜起动单元开通，形成了灯亮的必要条件。如果声控单元开通，即是对管111，与113开通，则灯亮，反之灯不亮。 

形成灯亮时间可调节的原理是：灯亮的时时间由114、115、116、117所组成的反馈时间而定，时间常数由其中的电容与电阻共定，这时如果调整其电阻115的阻值大小，如果阻大，反馈时间长，由三极管111与113所形成的声控开关的开通时间作用长，灯亮时间长，反之灯亮时间短。所以可调电阻115成为了灯亮的时间调整元件。 

亮强弱灯亮调整原理：当声控开通后，集成电路120有电开通工作。该内部的三与非门组成了改进型的环形振荡器，开始振荡，（振荡的原理是，当非门121输出为高位时，对电容通过电阻122充电，非门125输出为低，121输出为高，125输入继续低，直至电容充电结束。之后非门125输入又变为低位，其输出为高，产生相反的逻辑过程。）在振荡过程中电容与电阻123、127共同组成了两个时间常数，其中一条电阻通道是对电容的充时间常数，一条电阻通道是放电时间常数，由于两电阻通道中其中一条串有二极管作导向，所以两时间常数不会紊乱。因而可以调整电阻127而调整出振荡的占空比。因而其输出控制了由118与119组成的电子开关相应动作，产生灯亮的强弱。所以可调电阻127成为了亮度强弱可调。 

2、线路的特点分析，能提高多种性能的原因。 

（1）、光控、声控、亮度控制单元三种线路都有很高可靠性的原因。 

一是本发明中由于光控、声控、亮度控制，三级控制成为顺序控制，即是只有前级开通，后级才有电，所以三极管的功耗极小。因为绝大部分时间中所有的有源件均工作在近于截止、完全截止或功率极小的饱和状态。 

如在白天，所有三极管均为截止状态其原因是，白天光敏器件电阻小，对第一管钳位，形成第一管为截止状态，因而第二管基极也无电流，也为截止状态，而光控无输出，所以声控及强弱控制单元（包括由118与119组成的电子开关与控制开关的振荡集成电路）全部无电，所以整个电路中所有有源件，不产生“电磨损”，处于“休眠状态”。 

而在晚上时，夜间光敏电阻阻值增大，光控第一管工作，但因为通的电流是第二管的基极电流很小，且又处饱和状态，所以功耗很小。而第二管集电极因声控未开通而处于开路状态，其后的负载强弱控制单元也无电源。只有一个光控中三极管功耗极小，其余有源件功耗为零。在声控起动时，有功耗产生，但在灯熄灭后，又恢复为基本无功耗，由于灯亮的整个时间在全天的比例很小，所以多数情况管子处于截止状态。 

二是本发明没有使用易坏件，如可控硅。 

三是本发明的三极管全部采用了高反压大功率三极管。 

（2）夜起动单元线路提高灵敏度的原因。主要是新增加了可调的因素，所以减低了对光敏元件的要求。该因素就是夜起动单元第一管发射极对地所串联的二极管支路。可以提高灵敏的原因是，如果没有该支路，其灵敏度只能调整光敏器件参数与所串联的上偏电阻，调整范围受到局限。而增加了门坎调整参数，则放大了调整范围，使三者之间的关系调整更灵活。其规律是，在其它参数已固定的情况下，如果所串的二极管越少，则灵敏度越高，反之门坎高时，光敏器件所串的上偏电阻可以小一些。 

（3）、声控单元线路提高灵敏度的原因。主要原因有二，一是增加了正反馈支路；二是在声控单元增加了调整参数。前者参数由电容与电阻及二极管所形成的正反馈支路，该支路的增加，大大提高了该单元的放大潜能。后者参数由声控单元第一管的上偏电阻，以及该管集电极的与后管的交连二极管组成。其意义对声灵敏度较低的传感器，可以采取这样的方法，增加第一管的上偏电阻，同时在前级与后级的交连件中增加二极管串联个数，可以把该管调试在刚脱离截止的放大状态，此时第一管有更强的放大能力，但此时为防止第二管的开通，所增加的二极管串联支路，成为了后级的的门坎，所以后级（第二管）仍不会开通。该单元第二管发射极与基极之间的电阻起了两方面的重要作用：一是提供第一管的集电极电流，二是对第二管封门，即是在声控器件未起动时，第二管集电极不输出电流。 

（4）、声控单元设计了正反馈支路的多重意义：一是提高了声控的灵敏度，更适合老人们起夜时对灯的起动。二是将短暂的声响，变为灯亮一段时间。三是实现自动关灯。其原因是反馈采用了电容微分式反馈，一旦电容充电饱和，反馈终结，该单元关闭。四是调整反馈支路中的电容与电阻所组成的时间常数，可以灵活调整所需要的灯亮时间。反馈支路串联了二极管的原因是，可以减少对声控器件的负面影响，更便于调试。 

（5）、亮灯时间能实现两种参数控制的原因。反馈支路中的电阻由一只固定电阻与一只可调电阻组成，厂家可以调成大众型，而使用者可以调电阻调成自己所需的灯亮时间以个性化。 

（6）、灯强弱控制单元采用了由CMS集成电路非门组成的振荡线路，特点是易起振，不易产生故障，而且外围件少，对灵敏度与可靠性都有很重要的作用。其振荡原理是：当门230输出为高位时，将对电容231，通过电阻233与234充电，当微分结束时电容负极无电，非门229的输入端为低，输出为高，又通过电阻234对电容231反方向充电，当反方向充电结束后，非门229的输入端又将变高，重复第一次振荡的物理过程。由于有电阻233，234及导向二极管232的存在，所以其频率与波形占比均可调整，所以其输出能实现亮度强弱的控制与调整。 

（7）、灯具采用LND的意义之一是，也可以省去易坏件双向可控硅，之二是省电寿命长，之三是在亮度已合乎要求的情况下，以不影响他人为好。 

本专利实施后有以下突出的优点； 

1、适合老人起夜用。例如可将本发明的灯放在卫生间或通道上，老人夜间起床时，走路声响立即开启灯具，让老人活动中不拌倒，当回床休息后，灯自动熄灭，因此老人完全必顾及这，顾及那，十分方便。

2、功能不仅全面，而且性能十分优异。一是灵敏度高，且功能可靠，不会产生夜间老人行动时灯不亮，或亮后不熄情况。二是功能个性化好，老人可以根据自己的情况调整灯亮的时间与灯亮的强弱，所以十分适合老人们使用。 

3、线路科学，各元件不容易损坏。由于采用了多种措施，有源元件不易坏，老人们使用省心。 

4、灯具采用了高亮度LED，所以灯具寿命长，省电。 

5、易生产。原因一是线路简单，二是单元线路类似，对称性强。调试相同。 

6、丰富了控制灯种类型，特别是关注老人们使用的类型，市场前景好。 

附图说明

附图1是本发明措施1的电路图。 

图中：101、光敏器件；102、三极管上偏电阻；104、光控灵敏度调整二极管支路；105、夜起动单元前级三极管；106、光控放大单元内部交连电阻；107、防电余电阻；108、调夜起动单元后级三极管；109、声控传感器；110、声控单元前级三极管上偏电阻；111、声控单元前级三极管；112、声控放大单元内部交连电阻；113、声控单元后级三极管；114、反馈电容；115、反馈电阻；116、反馈二极管；117、放电电阻；118、亮度电子开关后级三极管；119、亮度电子开关前级管；120、构成亮度强弱控制振荡单元的集成电路；128、灯具；129、电源；130、声控灵敏度可调二极管；131、声控前级管的基极上偏电阻；140；振荡单元的电源端；150、振荡单元的输出。 

附图2是振荡单元的连接图。 

图中：118、亮度电子开关后级三极管；119、亮度电子开关前级管；120、构成亮度强弱控制振荡单元的集成电路；124、振荡器振荡时间常数中的电容参数；128、灯具；140、振荡单元的电源端；150、振荡单元的输出。229、亮度强弱控制集成电路中第一非门；230、亮度强弱控制集成电路中第二非门；231、振荡时间常数中的电容调整参数；232、导向二极管；233、振荡时间常数中的电阻参数一，234、振荡时间调节第二电阻参数。 

附图3是整流部分所采用的电路图。 

图中：301、市电输入；302、降压电容；303、变压器；304、桥式整流；305、整流电容；129、整流输出。 

附图4是实施措施8说明图。 

图中：101、光敏器件；102、三极管上偏电阻；104、光控灵敏度调整二极管支路（即是措施8提出的调节二极管支路）；105、夜起动单元前级三极管；106、光控放大单元内部交连电阻；107、防电余电阻；108、调夜起动单元后级三极管；129、电源；401向声控单元的输出端头。 

具体实施方式

图1、2、3、4表示了一种实施方式。 

1、按图1、选件。其中三极管选用高反压大功率管，如3DD15，集成电路选取用六反相门的集成电路如4069。光敏器件选光三极管，声控器件采用压电陶瓷片。 

2、按图1焊接。（如需要还需要更高的灵敏度，可按图2焊接）。 

 3、调试： 

（1）、光控调试：调整光控三极管第一级三极管上偏电阻（图1或图4中102），与串联在第一NPN管基极支路中的二极管个数（图1或图4中104），使之在有光亮时该单元电子开关不开通，即是第一PNP管108集电极无电压。当对光敏管遮掩后108管集电极开通，即有电，并达到所需的要求。

（2）、声控调试：将光三极管连接基极的导线开路，此时夜起动单元长期开通，108三极管集电极有电。轻轻敲打桌面，此时声控单元开通，即是三极管118集电极有电，灯亮。当声控器件灵敏不够高时，可以增加图2中的电阻131，与130二极管支路，万用表的黑笔接地，红表笔接三极管集电极，使之电压低于电源电源电压，而三极管118集电极无电压，如果该三极管有电压，则应增加二极管的个数。 

（3）、灯亮时间长短调试：调整电阻115阻大小，当电阻大时，灯亮时间长，反之时间短。 

（4）、灯亮强弱调试：调整电阻233，当该电阻增大时，亮度减弱，反之增强。 

Claims (3)

1.夜灯，其特征是，由整流单元，夜起动单元，声控单元，灯亮时间控制件，亮度控制单元，灯具共同组成；

其中夜起动就由第一只PNP三极管与第一只NPN三极管组成的电子开关以及外围件组成：

整流输出后，电源端接在了第一只PNP三极管的发射极；该管的基极经过一只电阻串联后与第一只NPN三极管的集电极相连；同时在第一只PNP三极管的发射极与基极之间连接了一只电阻；该管的集电极接了声控单元中后级的第二只PNP三极管的发射极；夜起动单元中的前级第一只NPN三极管的基极与地之间接了一只光敏器件，同时连接了一只电阻到电源；光敏器件的热端串联了数只二极管后连接了第一只NPN三极管的基极；该管的集电极串接了一只电阻后与该单元中的第一只PNP三极管基极相连；

声控单元由第二只PNP三极管与第二只NPN三极管组成的电子开关以及外围件组成：

第二只PNP三极管的发射极与第一只PNP三极管集电极连接，基极经过一只电阻与二极管串联后与第二只NPN三极管集极相连，该管集电极输出有两路，之一路连接了亮度控制单元；之二路连接了一支反馈支路，反馈支路是用一只反馈电容的一端连接了第二只PNP三极管集电极，另一端串联了一支可调电阻与固定电阻后再与二极管串联后连接了第二只NPN三极管基极；第二只NPN三极管的基极与地之间接了一只声控器件，该器件包含有声控传感器与接口电路，该管集电极经过一只电阻与第二只PNP三极管基极相连，发射极接地；

亮度控制单元是由一块非门集成电路与第三只NPN三极管与第三只PNP三极管组成的电子开关与外围件组成：

用第三只PNP三极管的发射极连接第二只PNP三极管集电极，集电极连接灯具电源；基极连接了第三只NPN三极管集电极；第三只NPN三极管发射极接地，第三只NPN三极管的基极经过电阻后连接了振荡单元的输出端；

用含有非门的集成电路中的非门连接成了一只可以调占空比的振荡器单元，振荡器单元的输出连接了第三只NPN三极管的基极；

灯具是用电阻与LED串联支路，LED正极的一端接在亮度控制单元PNP三极管集电极，负极端接地。

2.如权利要求1所述的夜灯，其特征是：所用的三极管为反向击穿电压大于100V以上大功率三极管。

3.如权利要求1所述的夜灯，其特征是：夜起动中的NPN三极管的基极串联的二极管个数为一个至数个。

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