CN204291507U - 充电手电筒的高效调光电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种充电手电筒的高效调光电路，包括降压电路、整流电路、充电指示模块、蓄电池、手电筒开关、调光开关、PWM调光电路、开关器件、LED照明模块。本实用新型通过PWM调光电路来调节手电筒的亮度，克服了市场现有的手电筒采用电阻与LED串联调光导致照明效率低下的缺点。本实用新型电路结构简单，工作可靠，不受手电筒蓄电池电压变化的影响，使用方便，可以灵活方便地调整手电筒的亮度，同时又具有很高的照明效率。

Description

充电手电筒的高效调光电路
技术领域
本实用新型涉及照明电路，特别涉及充电手电筒的高效调光电路。
背景技术
市场上现有的充电手电筒的调光电路都是采用电阻与LED串联限流的方法进行亮度调节，这种调光方法存在如下缺点：（1） 尽管LED本身的照明效率很高，但是采用电阻与LED串联分压，造成电阻上承担较大的压降，电阻发热较为严重，从而导致手电筒整体照明效率低下；（2）因为电阻的阻值是确定的，当手电筒的蓄电池电压变化范围较大时，采用电阻串联的方法不能灵活地调整手电筒的亮度；（3）现有市场上的手电筒设有强光档和弱光档，强光档是通过LED与电阻串联的组串再经过并联得到的，增加了LED的数量，抬高了手电筒的成本。
发明内容
本实用新型旨在为充电手电筒提出一种高效的调光电路，不受蓄电池电压变化的影响，可以灵活方便地调整手电筒的亮度，同时又具有很高的照明效率。
本实用新型通过以下技术方案实现。
一种充电手电筒的高效调光电路，包括降压电路、整流电路、蓄电池、手电筒开关、调光开关、PWM调光电路、开关器件、LED照明模块。
所述降压电路的输入端与市电供电接口的一端连接，所述降压电路的输出端与整流电路的第一输入端连接，所述整流电路的第二输入端与市电供电接口的另一端连接，所述整流电路的正极输出端与所述蓄电池的正极、所述手电筒开关的一端连接，所述手电筒开关的另一端与所述LED照明模块的正极端连接，所述LED照明模块的负极端与所述开关器件的一端连接，所述开关器件的另一端与所述整流电路的负极输出端、所述蓄电池的负极连接。所述PWM调光电路的输入端与所述调光开关连接，所述PWM调光电路的输出端与所述开关器件的控制端连接。
还包括充电指示模块。充电指示模块的一端与所述整流电路的正极输出端连接，充电指示模块的另一端与所述整流电路的负极输出端连接。所述充电指示模块用于指示手电筒是否处于与市电连接状态。
优选地，所述调光开关由滑动变阻器构成。
优选地，所述PWM调光电路由555定时器实现。555定时器成本低，构成PWM调光电路实现方便。
优选地，所述开关器件为三极管或MOSFET开关管。
本实用新型的工作原理为：所述降压电路、所述整流电路构成了给所述蓄电池的充电电路。所述手电筒开关为照明电路的总开关，当手电筒开关闭合导通时，照明电路通电，当手电筒开关断开时，照明电路断电。所述PWM调光电路产生一个高频的PWM信号，所述调光开关控制所述PWM调光电路的PWM信号输出脉宽的占空比，通过所述开关器件的导通与关断，就可以控制通过LED照明模块的平均电流的大小，从而改变LED照明模块亮度。只要PWM调光电路输出PWM信号的频率比较高，人眼就不能分辨出频闪现象，此时，手电筒的照明对人眼来说，就是一种连续的光照。因为所述PWM调光电路的PWM信号输出脉宽的占空比可以连续变化，因此LED照明模块亮度也可以连续变化，从而构成了手电筒的无级调光，调光平滑，使手电筒的亮度可以灵活地变化。
本实用新型电路结构简单，工作可靠，成本低，不受手电筒蓄电池电压变化的影响，可以灵活方便地调整手电筒的亮度，同时又具有很高的照明效率，使用方便，是一种环境友好型装置，符合绿色发展的主题，可以为社会发展节约巨大的资源消耗，创造明显的经济和社会效益。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明：
图1是本实用新型的充电手电筒的高效调光电路的结构框图。
图2是本实用新型的充电手电筒的高效调光电路的电路实现原理图。
具体实施方式
    结合附图对本实用新型进行详细说明。
图1是本实用新型的充电手电筒的高效调光电路的结构框图，包括降压电路、整流电路、蓄电池、手电筒开关、调光开关、PWM调光电路、开关器件、LED照明模块。降压电路的输入端与市电供电接口的一端连接，降压电路的输出端与整流电路的第一输入端连接，整流电路的第二输入端与市电供电接口的另一端连接，整流电路的正极输出端与蓄电池的正极、手电筒开关的一端连接，手电筒开关的另一端与LED照明模块的正极端连接， LED照明模块的负极端与开关器件的一端连接，开关器件的另一端与整流电路的负极输出端、蓄电池的负极连接。PWM调光电路的输入端与所述调光开关连接， PWM调光电路的输出端与开关器件的控制端连接。
还包括充电指示模块。充电指示模块的一端与所述整流电路的正极输出端连接，充电指示模块的另一端与所述整流电路的负极输出端连接。所述充电指示模块用于指示手电筒是否处于与市电连接状态。
优选地，所述调光开关由滑动变阻器实现。
优选地，所述PWM调光电路由555定时器实现。555定时器成本低，构成PWM调光电路实现方便。
优选地，所述开关器件为三极管或MOSFET开关管。
图1中，降压电路、整流电路构成了降压恒流充电电路，通过市电给手电筒的蓄电池充电。手电筒开关为照明电路的总开关，当手电筒开关闭合导通时，照明电路导通，当手电筒开关断开时，照明电路处于断路状态。PWM调光电路产生一个高频的PWM信号，调光开关控制PWM调光电路的PWM信号输出脉宽的占空比，通过开关器件的导通与关断，就可以控制通过LED照明模块的平均电流的大小，从而改变LED照明模块亮度。因为PWM调光电路的PWM信号输出脉宽的占空比可以连续变化，因此LED照明模块亮度也可以连续变化，从而构成了手电筒的无级调光，调光平滑，使手电筒的亮度可以灵活地变化。
图2是本实用新型的充电手电筒的高效调光电路的电路实现原理图。图中，电容C1和电阻R1构成了降压限流电路，二极管D1～D4构成了全桥整流电路、电阻R2、发光二极管LED1构成了充电指示电路。K1是手电筒开关，开关器件Q1构成了调光电路的PWM开关电路，电阻R3构成了开关器件Q1的基极限流电阻。开关器件Q1采用功率三极管，型号为TIP41。555定时器采用芯片NE555，555定时器与电阻R3、电容C2、电容C3、二极管D5、二极管D6构成了PWM调光电路，滑动变阻器Rp构成了手电筒的调光开关。
具体的电路连接为：电容C1的一端、电阻R1的一端与市电供电接口的火线端L连接，电容C1的另一端、电阻R1的另一端与二极管D1的阳极、二极管D2的阴极连接，二极管D3的阳极、二极管D4的阴极与市电供电接口的零线端N连接，二极管D1的阴极、二极管D3的阴极与蓄电池BAT1的正极、手电筒开关K1的一端、电阻R2的一端连接，二极管D2的阳极、二极管D4的阳极与蓄电池BAT1的负极连接。电阻R2的另一端与充电指示二极管LED1的阳极连接，充电指示二极管LED1的阴极与蓄电池BAT1的负极连接。定时器芯片NE555的Pin4引脚RESET、定时器芯片NE555的Pin5引脚VCC、电阻R3的一端、照明模块的正极端与手电筒开关K1的另一端连接。照明模块的负极端与三极管Q1的集电极连接，三极管Q1的发射极与蓄电池BAT1的负极连接。定时器芯片NE555的Pin7引脚DISCH与电阻R3的另一端、二极管D5的阳极、二极管D6的阴极连接，二极管D5的阴极与调光开关Rp的一端连接，二极管D6的阳极与调光开关Rp的另一端连接，调光开关Rp的滑动端与电容C2的一端、定时器芯片NE555的Pin6引脚THRES、定时器芯片NE555的Pin2引脚TRIG连接，电容C2的另一端与蓄电池BAT1的负极连接。定时器芯片NE555的Pin5引脚CONT与电容C3的一端连接，电容C3的另一端与蓄电池BAT1的负极连接，定时器芯片NE555的Pin1引脚GND与蓄电池BAT1的负极连接。定时器芯片NE555的Pin3引脚OUT与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与三极管Q1的基极连接。
由定时器芯片NE555构成的PWM调光电路工作原理为：当手电筒开关K1闭合后，蓄电池BAT1对PWM调光电路供电。在NE555构成的振荡电路中，蓄电池BAT1的正极对电容C2进行充电，充电回路是蓄电池BAT1的正极－K1－R3－D5－Rp的左侧端－Rp的滑动端－C2－蓄电池BAT1的负极，电容C2的端电压按指数规律上升。当电容C2的端电压上升到2*VDD/3时,其中VDD为蓄电池的电压，定时器芯片NE555输出翻转为低电平。此时，电容C2开始放电，放电回路为：电容C2的正极－Rp的滑动端－Rp的右侧端－D6－电容C2的负极，电容C2的端电压按指数规律下降，当电容C2的端电压下降到2*VDD/3时，，定时器芯片NE555输出翻转为高电平，电容C2再次充电，如此周而复始，产生振荡波形输出。经分析可得：
输出高电平时间为 ：
T1=(R3+Rp_1)C2 ln2                                             (1)
输出低电平时间为 ：
T2=(R3+Rp_2)C2 ln2                                             (2)
输出PWM信号周期为：
T=T1+T2=(R3+Rp)C2ln2                                        (3)
输出PWM信号频率为：
f=1/T=1/(T1+T2)=1/[(R3+Rp)C2ln2]                       (4)
输出PWM信号的占空比为：
 Duty= T1/T=(R3+Rp_1)/ (R3+Rp_2)                       (5)
上述式子(1)、(2)、(3)、(4)、(5)中，R3为电阻R3的阻值，Rp_1为调光开关Rp的左侧端与滑动端之间的阻值，Rp_2为调光开关Rp的右侧端与滑动端之间的阻值，Rp为调光开关Rp的整体阻值，C2为电容C2的容值。
从上述关系式可以看出，通过调节调光开关Rp滑动端的位置，就可以改变PWM调光电路输出PWM信号的占空比，控制三极管Q1的导通与关断时间，就可以控制通过LED照明模块的平均电流的大小，从而改变LED照明模块亮度。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (5)

1.一种充电手电筒的高效调光电路，包括降压电路、整流电路、蓄电池、手电筒开关、调光开关、PWM调光电路、开关器件、LED照明模块，其特征是：
所述降压电路的输入端与市电供电接口的一端连接，所述降压电路的输出端与整流电路的第一输入端连接，所述整流电路的第二输入端与市电供电接口的另一端连接，所述整流电路的正极输出端与所述蓄电池的正极、所述手电筒开关的一端连接，所述手电筒开关的另一端与所述LED照明模块的正极端连接，所述LED照明模块的负极端与所述开关器件的一端连接，所述开关器件的另一端与所述整流电路的负极输出端、所述蓄电池的负极连接，
所述PWM调光电路的输入端与所述调光开关连接，所述PWM调光电路的输出端与所述开关器件的控制端连接。
2.根据权利要求1所述的充电手电筒的高效调光电路，其特征在于：
所述调光开关由滑动变阻器构成。
3.根据权利要求1所述的充电手电筒的高效调光电路，其特征在于：
所述PWM调光电路由555定时器实现。
4.根据权利要求1所述的充电手电筒的高效调光电路，其特征在于：
所述开关器件为三极管或MOSFET开关管。
5.根据权利要求1所述的充电手电筒的高效调光电路，其特征在于：
还包括充电指示模块，所述充电指示模块的一端与所述整流电路的正极输出端连接，所述充电指示模块的另一端与所述整流电路的负极输出端连接。
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