CN203884057U

CN203884057U - 控制充电工作灯可调光的电路

Info

Publication number: CN203884057U
Application number: CN201420309153.XU
Authority: CN
Inventors: 郭信财
Original assignee: NINGBO BOHUANG SOLAR TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: NINGBO BOHUANG SOLAR TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-06-11
Filing date: 2014-06-11
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2024-06-11

Abstract

本实用新型提供了一种控制充电工作灯可调光的电路，包括：启动电路、调光电路和升压电路；启动电路的输出端与调光电路的输入端相连接，并触发调光电路中的第一分电路导通或第二分电路导通；其中，第一分电路和第二分电路导通时的电阻不同；第一分电路的输出端和第二分电路的输出端均连接升压电路的输入端；升压电路的输出端连接LED灯；当使用者处于无电源供给，且需要长时间的应急照明(例如野外工作照明)的情况下，能够通过控制启动电路开启不同的控制模式，调节调光电路的第一分电路或者第二分电路导通，进而控制升压电路输出给予LED灯的电流，使供给LED灯的电流变小，从而增加LED灯的照明时间，用以满足使用者长时间照明的需求。

Description

控制充电工作灯可调光的电路

技术领域

本实用新型涉及工作灯领域，具体而言，涉及控制充电工作灯可调光的电路。

背景技术

目前，市场上现有的可充电工作灯均是将电池组安装在灯体后盖中，在后盖侧面开两个孔，一个安装开关，一个安装充电接口；电池组与开关电连接，通过开关为LED Driver提供电压；充电接口和电池组连接，用于为电池组充电。

具体的，现有的LED Driver的工作原理如下：采用BOOST升压原理，当使用者将开关打开后，通过U1芯片将电池组的直流电压升高到与LED灯珠匹配的电压，U1芯片的FB引脚检测定值电阻R6、R7上的电压，并根据电阻R6、R7的阻值计算需传输给LED的电流，用以驱动LED灯珠发光。

但是，现有的LED Driver中，由于电阻R6，R7的阻值是固定的，故U1芯片传输给LED的电流也是固定的。由于电池的容量一定，所以整个LED灯的工作时间同样是固定的(大概为3小时)。当使用者处于断电情况下，需要长时间的应急照明(例如野外工作照明)，且对照明的亮度没有苛刻要求时，其不能满足使用者的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供控制充电工作灯可调光的电路，以解决上述的问题。

在本实用新型的实施例中提供了一种控制充电工作灯可调光的电路，包括：启动电路、调光电路和升压电路；

启动电路的输出端与调光电路的输入端相连接，并触发调光电路中的第一分电路导通或第二分电路导通；其中，第一分电路和第二分电路导通时的电阻不同；第一分电路的输出端和第二分电路的输出端均连接升压电路的输入端；升压电路的输出端连接LED灯。

进一步的，启动电路包括：第一输入端S1、第二输入端S2、二极管D1和二极管D3；

第一输入端S1连接二极管D1的负极；第二输入端S2分别相连接二极管D1的正极和二极管D3的正极。

进一步的，启动电路还包括两个并联的N型金属-氧化物-半导体NMOS管V1；

二极管D1的负极与NMOS管V1的栅极相连接，NMOS管V1的源级与地线连接。

进一步的，启动电路还包括连接在第一输入端S1与二极管D1的负极之间的电阻R1、连接在电阻R1与地线之间的电阻R2、连接在第二输入端S2与二极管D1的正极或者第二输入端S2与二极管D3的正极之间的电阻R3、连接在电阻R3与地线之间的电阻R4以及连接在二极管D3的负极与地线之间的电阻R5。

进一步的，调光电路包括NMOS管V2；

NMOS管V2的栅极与二极管D3的负极相连接，NMOS管V2的源级与NMOS管V1的漏极相连接。

进一步的，调光电路还包括：电阻R6和电阻R7；

电阻R6与NMOS管V1的漏极相连接；电阻R7与NMOS管V2的漏极相连接。

进一步的，升压电路包括U1芯片、连接在电源VCC与NMOS管V1的漏极之间的电容C1、连接在U1芯片的输入端VIN与NMOS管V1的漏极之间的电容C3、连接在电源VCC与U1芯片的开关SW之间的电感T1、连接在电感T1与U1芯片的反馈端FB之间的二极管D2、连接在二极管D2与U1芯片的反馈端FB之间的稳压二极管Z1；连接在电阻R6和电阻R7之间的电阻R8；

U1芯片的反馈端FB与电阻R8相连接；U1芯片的GND端与NMOS管的V1的漏极相连接；LED灯连接在二极管D2与电阻R8之间。

进一步的，升压电路还包括：连接在二极管D2与NMOS管V1的漏极之间的电容C2、连接在二极管D2与NMOS管V1的漏极之间的电容C4以及连接在二极管D2与NMOS管V1的漏极之间的电阻R9。

进一步的，启动电路还包括：第一输入端S1、第二输入端S2、二极管D1、电阻R1、电阻R2和电阻R5；

第一输入端S1连接二极管D1的负极；第二输入端S2连接二极管D1的正极；

第一输入端S1、第二输入端S2与地线之间连接有电阻R1和电阻R2；

电阻R1和电阻R2之间连接有电阻R5。

进一步的，调光电路包括NMOS管V2、连接在地线与升压电路之间的电阻R6和连接在NMOS管V2的漏极与升压电路之间的电阻R7。

本实用新型实施例提供的一种控制充电工作灯可调光的电路，与现有技术中的现有的LED Driver中，当使用者处于断电情况下，需要长时间的应急照明(例如野外工作照明)，且对照明的亮度没有苛刻要求时，其不能满足使用者的需求的方案相比，其包括：启动电路、调光电路和升压电路；启动电路的输出端与调光电路的输入端相连接，并触发调光电路中的第一分电路导通或第二分电路导通；其中，第一分电路和第二分电路导通时的电阻不同；第一分电路的输出端和第二分电路的输出端均连接升压电路的输入端；升压电路的输出端连接LED灯；其能够根据用户的需要，控制启动电路开启不同的控制模式；调光电路根据启动电路开启的控制模式，使第一分电路或者第二分电路导通；升压电路则根据调光电路的导通情况，调整给予LED灯的电流；当使用者处于无电源供给，且需要长时间的应急照明(例如野外工作照明)的情况下，能够通过控制启动电路的开启模式，使升压电路供给LED灯的电流变小，从而增加LED灯的照明时间，用以满足使用者长时间照明的需求。

附图说明

图1示出了本实用新型实施例提供的一种控制充电工作灯可调光的电路；

图2示出了本实用新型实施例提供的另一种控制充电工作灯可调光的电路。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

本实用新型实施例提供了一种控制充电工作灯可调光的电路，如图1所示，包括：启动电路、调光电路和升压电路；启动电路的输出端与调光电路的输入端相连接，并触发调光电路中的第一分电路导通或第二分电路导通；其中，第一分电路和第二分电路导通时的电阻不同；第一分电路的输出端和第二分电路的输出端均连接升压电路的输入端；升压电路的输出端连接LED灯。

具体的，启动电路带有启动开关；本实施例中，启动开关优选为三档船型开关，该启动开关包括：两个选择控制开关(即第一开启开关和第二开启开关)和一个关闭开关；用户可以通过选择启动开关的模式，控制调光电路中不同的分电路的导通，进而控制升压电路向LED灯输出的电流。本实用新型将开关由原来的关闭与开启的切换供电通路改成切换信号通路，使得用户可以根据需要控制调光电路，进而调节给予LDE灯的电流。

本实施例中，电池输出正极直接接升压电路LED Driver，用以给升压电路LED Driver供电。

进一步的，如图1所示，启动电路包括：第一输入端S1、第二输入端S2、二极管D1和二极管D3；第一输入端S1连接二极管D1的负极；第二输入端S2分别相连接二极管D1的正极和二极管D3的正极。

具体的，使用二极管D1和二极管D3目的是为了将第一输入端S1和第二输入端S2分别控制调光电路的不同的分电路导通。具体的，本实用新型也不限制二极管D1和二极管D3的数量。

进一步的，如图1所示，启动电路还包括两个并联的N型金属-氧化物-半导体NMOS管V1；二极管D1的负极与NMOS管V1的栅极相连接，NMOS管V1的源级与地线连接。

具体的，在接地前，加装一个低压NMOS管V1，通过三档船型开关的动作产生的电压信号，驱动NMOS管V1的导通与截止，从而控制调光电路的导通分电路，进而控制升压电路LED Driver的工作状态，进而控制LED灯珠的状态。

本实施例中，优选使用两个并联的NMOS管V1，是为了增加通流量，进一步降低V1的导通损耗，增加整机的效率。

进一步的，如图1所示，启动电路还包括连接在第一输入端S1与二极管D1的负极之间的电阻R1、连接在电阻R1与地线之间的电阻R2、连接在第二输入端S2与二极管D1的正极或者第二输入端S2与二极管D3的正极之间的电阻R3、连接在电阻R3与地线之间的电阻R4以及连接在二极管D3的负极与地线之间的电阻R5。

具体的，当第一输入端S1闭合时，电阻R1和电阻R2的回路导通；电阻R1和电阻R2之间的电压即为电源电压VCC，故此时加在NMOS管V1的栅极的电压有高电平，即电源电压VCC，由于电源电压VCC大于NMOS管V1的开启电压，故使NMOS管V1导通。

例如，设电源电压为8.4V，当电阻R1为2KΩ，电阻R2为20KΩ时；电阻R1和电阻R2之间的电压接近电源电压8.4V，8.4V大于NMOS管V1的开启电压，故NMOS管V1导通。

同理，具体的，当第二输入端S2闭合时，电阻R2、电阻R3、电阻R4和二极管D1的回路以及电阻R3、电阻R4、电阻D3和电阻R5的回路导通；电阻R3和电阻R4之间的电压即为电源电压VCC，故此时加在NMOS管V1的栅极的电压有高电平，即电源电压VCC，由于电源电压VCC大于NMOS管V1的开启电压，故使NMOS管V1导通。

例如，设电源电压为8.4V，当电阻R3为2KΩ，电阻R4为20KΩ时；电阻R3和电阻R4之间的电压接近电源电压8.4V，8.4V大于NMOS管V2的开启电压，故NMOS管V2导通。

进一步的，如图1所示，调光电路包括NMOS管V2；NMOS管V2的栅极与二极管D3的负极相连接，NMOS管V2的源级与NMOS管V1的漏极相连接。

具体的，在调光电路中加上NMOS管V2，是为了根据启动电路的启动模式，而选择是否导通NMOS管V2所在的分电路。

与上一实施例中的详细描述同理，电阻R3和电阻R4之间的电压即为电源电压VCC，故此时加在NMOS管V2的栅极的电压有高电平，即电源电压VCC，由于电源电压VCC大于NMOS管V2的开启电压，故使NMOS管V2导通。

进一步的，如图1所示，调光电路还包括：电阻R6和电阻R7；电阻R6与NMOS管V1的漏极相连接。

具体的，只有电阻R6工作时的为第一分电路；电阻R6和电阻R7都工作时的为第二分电路。当第一输入端S1闭合时，电阻R1、电阻R2、NMOS管V1、电阻R6和电阻R8的回路导通，而由于二极管D1，二极管D3，电阻R5的存在，NMOS管V2的栅极仍然是低电平，NMOS管V2截止；故此时，调光电路只有第一分电路导通；当第二输入端S2闭合时，NMOS管V1和NMOS管V2均导通，此时，调光电路的第一、第二分电路均导通。

进一步的，如图1所示，升压电路包括U1芯片、连接在电源VCC与NMOS管V1的漏极之间的电容C1、连接在U1芯片的输入端VIN与NMOS管V1的漏极之间的电容C3、连接在电源VCC与U1芯片的开关SW之间的电感T1、连接在电感T1与U1芯片的反馈端FB之间的二极管D2、连接在二极管D2与U1芯片的反馈端FB之间的稳压二极管Z1；连接在电阻R6和电阻R7之间的电阻R8；U1芯片的反馈端FB与电阻R8相连接；U1芯片的GND端与NMOS管的V1的漏极相连接；LED灯连接在二极管D2与电阻R8之间。

具体的，升压电路的反馈端FB检测调光电路中电阻上的电压，并根据检测到的电压计算输出给LED灯的电流，用以驱动LED灯发光。

其中，电容C1和电容C3均是起到耦合、滤波、整流和储能的作用。电容C1优选以为有极性电容C1，其正极端连接电源的正极，其负极端连接NMOS管V1的漏极。因为通常同体积的电容有极性电容容量大；也可以使用无极性的电容C1，具体，使用者可以根据需要进行选择，本实用新型对此不做限制。电感T1的作用是储能。

稳压二极管Z1，是用于针对LED开路进行保护的。具体的，当LED开路时，由于没有负载，所以升压电路无法判断输出电压，输出电压一直升高，有可能超过电解电容C3的耐压值。稳压二极管Z1的击穿电压选取要大于LED正常工作时正向电压，同时小于电容C3标称耐压值。一旦LED开路，当电压超过稳压二极管Z1的击穿电压时，稳压二极管Z1导通，FB引脚接收到反馈信号，从而控制输出电压。

例如，当U1芯片控制输出给开路的LED的电压开0.6s，关0.4s；此时，稳压二极管Z1检测到U1芯片输出给开路的LED的电压过大，反馈信息给U1芯片，此时，U1芯片控制输出给LED的电压开0.5s，关0.5s，使输出的电压处于正常范围。

进一步的，如图1所示，升压电路还包括：连接在二极管D2与NMOS管V1的漏极之间的电容C2、连接在二极管D2与NMOS管V1的漏极之间的电容C4以及连接在二极管D2与NMOS管V1的漏极之间的电阻R9。

具体的，电容C2和电容C4的作用同样是存储电能；当U1芯片工作过程中开关SW断开后，电容C2和电容C4能够及时为LED灯提供电能，使得LED灯延迟熄灭时间。而电阻R9主要是为了当开关S断开后，储存在电容C2的电能通过电阻R9及时释放掉，加速LED灯的熄灭。

具体的，根据上述完整的控制充电工作灯可调光的电路，对其具体工作原理进行简单说明：

本实用新型中，启动电路是由5个电阻R1-R5、两个二极管D1、D3以及两个并联的NMOS管V1相配合，形成两路信号通路。

具体的，当开关在常开状态时，5个电阻R1-R5和两个二极管D1，D3均没有回路，电阻R2，电阻R4及电阻R5接地，这样，两个并联的NMOS管V1和NMOS管V2的栅极均为低电平，故NMOS管V1和NMOS管V2处于关闭状态，升压电路(即LED Driver)不能形成有效回路。此时，升压电路LED Driver处于关闭状态，此时LED灯不亮。

当开关切换到S1时(即当第一输入端S1闭合时)，电阻R1和电阻R2回路导通，NMOS管V1的栅极有高电平，NMOS管V1导通，升压电路LED Driver开始工作。由于二极管D1，二极管D3和电阻R5的存在，NMOS管V2栅极仍然是低电平，故NMOS管V2不能导通，此时参与升压电路中电流检测的只有电阻R6。U1芯片内设升压电路中电流检测时的电压为0.22V。这样，在开关切换到S1时，LED灯的电流为0.22V/R6(A)。

当开关切换到S2时(即当第二输入端S2闭合时)，电阻R3、电阻R4、二极管D1、电阻R2的回路及电阻R3、电阻R4、二极管D3、电阻R5的回路均导通，此时，NMOS管V1，NMOS管V2的栅极电压均为高电平，故NMOS管V1和NMOS管V2均导通。电阻R6，电阻R7均参与升压电路中电流检测。这样，在开关切换到S2时，LED灯的电流为0.22V/(R6//R7)(A)。

使用本实用新型提供的控制充电工作灯可调光的电路，LED灯珠可以随流过其电流的大小改变输出光通量，其中，流过LED灯的电流的大小和LED灯输出的光通量近似成线性关系。通过对电阻R6和电阻R7阻值的设置，可以得到LED灯在两个档位的不同亮度变化，进而改变锂电池组的放电功率，从而延长工作时间。

本实施例中将电阻R6和电阻R7的阻值均设置为1.5Ω，芯片内置的升压电路中电流检测时的电压为0.22V，当开关切换到S1时，LED灯的电流近似为150mA，此时工作灯处于半功率状态；当开关切换到S2时，LED灯的电流近似为300mA，此时工作灯处于满功率状态。

目前，市场上销售的可充电工作灯按功率区分有5W，10W，20W，30W，50W等。由于锂电池的价格昂贵，前3款性价比相对较高，销量比较大，持续工作时间均为3小时左右。

其中，锂电池组储存的电能是一定的。本实用新型以功率为5W和10W的LED灯珠为例进行说明：按7.4V4400mAh计算，总电能是32.56Wh，当LED灯珠功率为5W时，持续工作时间为32.56Wh÷5W＝6.51小时；同理，当LED灯珠功率为10W时，持续工作时间＝32.56Wh÷10W＝3.25小时。

实际测试数据如表1所示：

表1

采用本实用新型提供的控制充电工作灯可调光的电路后，将5W产品和10W产品整合在一个产品上。通过上述测试数据可以看出，在半功率和满功率的情况下，半功率状态下的LED灯除光通量减半外，色温和显指均差别不大，可以满足照明需要。当LED灯在半功率状态时，虽然光通量减半，但工作时长加倍。消费者可以根据不同的照明需求，合理选择档位。

通过实际测试，电池均采用7.4V4400mAh，充满电后，采用现有技术的电路，整灯光通量为670lm(流明)，持续点灯时间为3小时39分钟。采用本实用新型提供的控制充电工作灯可调光的电路，当开关切换到S1时，整灯光通量为380lm(流明)，持续点灯时间为8小时15分钟。当开关切换到S2时，整灯光通量为680lm(流明)，持续点灯时间为3小时38分钟。本实用新型，使用者可以选择开关切换的档位，以适应自己的需求。

进一步的，如图2所示，启动电路还包括：第一输入端S1、第二输入端S2、二极管D1、电阻R1、电阻R2和电阻R5；第一输入端S1连接二极管D1的负极；第二输入端S2连接二极管D1的正极；第一输入端S1、第二输入端S2与地线之间连接有电阻R1和电阻R2；电阻R1和电阻R2之间连接有电阻R5。

具体的，当开关S切换到第一输入端S1位置时，由于D1的存在，NMOS管V2的栅极电压是低电平，NMOS管V2也不能导通，LED灯处于半功率状态；当开关S切换到第二输入端S2位置时，NMOS管V2的栅极是高电平，NMOS管V2导通，LED灯处于满功率状态。

本实施例中，启动电路还可以是上述连接结构，而升压电路与上述实施例中的结构相同。基于本实施例中的启动电路和调光电路结构，在本实用新型提供的附图图2中清楚的记载了其与升压电路的连接结构，故本实施例在此不作过多的叙述。

另外，在本实用新型的上述所有实施例中的电阻R7及NMOS管V2，可以用可调阻值的电阻R10进行替换，并通过合理选择电阻R10的阻值，改变灯珠的电流，达到改变整灯功率的目的。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种控制充电工作灯可调光的电路，其特征在于，包括：启动电路、调光电路和升压电路；

所述启动电路的输出端与所述调光电路的输入端相连接，并触发所述调光电路中的第一分电路导通或第二分电路导通；其中，所述第一分电路和所述第二分电路导通时的电阻不同；所述第一分电路的输出端和所述第二分电路的输出端均连接所述升压电路的输入端；所述升压电路的输出端连接LED灯。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述启动电路包括：第一输入端S1、第二输入端S2、二极管D1和二极管D3；

所述第一输入端S1连接二极管D1的负极；所述第二输入端S2分别相连接所述二极管D1的正极和所述二极管D3的正极。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述启动电路还包括两个并联的N型金属-氧化物-半导体NMOS管V1；

所述二极管D1的负极与所述NMOS管V1的栅极相连接，所述NMOS管V1的源级与地线连接。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述启动电路还包括连接在所述第一输入端S1与所述二极管D1的负极之间的电阻R1、连接在所述电阻R1与地线之间的电阻R2、连接在所述第二输入端S2与所述二极管D1的正极或者所述第二输入端S2与所述二极管D3的正极之间的电阻R3、连接在所述电阻R3与地线之间的电阻R4以及连接在所述二极管D3的负极与地线之间的电阻R5。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述调光电路包括NMOS管V2；

所述NMOS管V2的栅极与所述二极管D3的负极相连接，所述NMOS管V2的源级与NMOS管V1的漏极相连接。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述调光电路还包括：电阻R6和电阻R7；

所述电阻R6与所述NMOS管V1的漏极相连接；所述电阻R7与所述NMOS管V2的漏极相连接。

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述升压电路包括U1芯片、连接在电源VCC与所述NMOS管V1的漏极之间的电容C1、连接在所述U1芯片的输入端VIN与所述NMOS管V1的漏极之间的电容C3、连接在所述电源VCC与所述U1芯片的开关SW之间的电感T1、连接在所述电感T1与所述U1芯片的反馈端FB之间的二极管D2、连接在所述二极管D2与所述U1芯片的反馈端FB之间的稳压二极管Z1；连接在所述电阻R6和所述电阻R7之间的电阻R8；

所述U1芯片的反馈端FB与所述电阻R8相连接；所述U1芯片的GND端与所述NMOS管的V1的漏极相连接；所述LED灯连接在所述二极管D2与所述电阻R8之间。

8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述升压电路还包括：连接在所述二极管D2与所述NMOS管V1的漏极之间的电容C2、连接在所述二极管D2与所述NMOS管V1的漏极之间的电容C4以及连接在所述二极管D2与所述NMOS管V1的漏极之间的电阻R9。

9.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述启动电路还包括：第一输入端S1、第二输入端S2、二极管D1、电阻R1、电阻R2和电阻R5；

所述第一输入端S1连接二极管D1的负极；所述第二输入端S2连接二极管D1的正极；

所述第一输入端S1、所述第二输入端S2与地线之间连接有所述电阻R1和所述电阻R2；

所述电阻R1和所述电阻R2之间连接有所述电阻R5。

10.根据权利要求9所述的电路，其特征在于，所述调光电路包括NMOS管V2、连接在地线与所述升压电路之间的电阻R6和连接在所述NMOS管V2的漏极与所述升压电路之间的电阻R7。